本實用新型涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體地指一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝便捷、成本低的走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能作為人類理想的清潔能源，對構(gòu)建低碳社會做出了重要貢獻。隨著光伏技術(shù)的不斷成熟，光伏發(fā)電日漸成為新能源發(fā)電的主力軍。但由于光伏電站占地面積大，不能合理配置土地資源，因此利用水面空間建設(shè)水上光伏是對資源的優(yōu)化利用，既可合理利用土地資源、提高發(fā)電量，又可保護水體環(huán)境、減少浮塵。

水面漂浮式光伏電站利用浮管、浮箱等作為浮體，將其本身作為支架或在浮體上搭建支架，將光伏組件支撐起一定角度從而實現(xiàn)發(fā)電功能。由于水面漂浮光伏電站建成后常年漂浮于水面上，因此對浮體和支架材料的防水防腐蝕要求較高，加之水面漂浮式光伏電站建設(shè)、運維難度相對較大，造成水面漂浮式光伏電站項目綜合開發(fā)成本高。這成為了遏制水面漂浮式光伏電站推廣和發(fā)展的瓶頸。此外，目前已建成的水面漂浮式光伏電站大都地處內(nèi)陸湖泊、水庫、魚塘等靜止水面地區(qū)，而對于河流、海上等地區(qū)的漂浮式光伏電站，如何在流動水面情況下保證光伏電站的穩(wěn)定性和安全性也是非常關(guān)鍵的問題。

目前，水面漂浮式光伏電站浮體專利已經(jīng)有很多，但大都未解決以上所提出的問題。如CN105119558A公開了一種模塊化水上光伏陣列，利用在浮體上安裝連接機構(gòu)支撐光伏組件，但該專利未考慮光伏組件維護通道，不利于電站的后期維護；CN105790682A、 CN204886790、CN204947966U、CN204947983U、CN105162399A、CN205105144U、CN204836054U、US2014224165A1、CN105186968A 等專利公開的水面光伏發(fā)電系統(tǒng)類似，均將浮體與支架合并構(gòu)成一體化的光伏組件支撐結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了人行通道便于維護，但這些光伏浮體的第一組件支撐浮體體積較大，制造成本較高；浮體設(shè)計傾角較低，難以適用于高維度地區(qū)；平均每塊光伏組件需要安裝零部件數(shù)量較多，安裝過程復(fù)雜，人工成本高；浮體未考慮放置電纜功能，使用過程中需額外鋪設(shè)大量浮體作為電纜通道，平均每塊光伏組件占用浮體材料較多，成本較高；CN2016103175562公開了一種L型水面光伏發(fā)電系統(tǒng)的浮體，這種浮桶采用左右支撐光伏組件的形式，并利用鋼材與鋼管緊固形成陣列，增強了浮體系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。但此專利中鋼材位置處于水面附近，容易對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕損壞，并且浮體結(jié)構(gòu)過道單薄且間隔較大，不易于施工和維護；CN105227061A、 CN105227062A、CN105227063A、CN105227064A、CN105227065A、 CN105245161A等專利群公開了一種水面漂浮式光伏支架系統(tǒng)，利用兩個浮箱構(gòu)成一個支架單元，中間通過連接件連接，浮箱兩側(cè)可安裝光伏組件支撐件，光伏組件兩側(cè)分別安裝于兩個浮箱上。此專利群提出的設(shè)想雖可省去專門的光伏組件支撐浮體，提高光伏板背水面積，但專利中系統(tǒng)、部件或安裝方法的描述過于抽象，無法考量其穩(wěn)定性、成本和安裝量等工程方案，不具有工程可操作性。

目前水面光伏電站建設(shè)成本較高，且水上安裝難度較地面更大，因此如何簡化浮體結(jié)構(gòu)，降低浮體、部件及安裝成本，提高光伏電站的可維護性是目前水面漂浮式光伏電站持續(xù)發(fā)展中需要考慮和解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝便宜、成本低、穩(wěn)定性好、便于更換的走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的一種走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述水面光伏發(fā)電系統(tǒng)由多個光伏發(fā)電單元拼接而成，所述光伏發(fā)電單元包括兩個主浮體和連接件，所述連接件安裝于兩個平行的主浮體的側(cè)壁上，兩個平行的主浮體之間安裝有光伏組件，所述主浮體為封閉的方體，所述主浮體長度方向的兩端表面分別設(shè)置有夾耳和插耳，所述主浮體的插耳插入到另一個主浮體的夾耳內(nèi)配合固定，所述主浮體寬度方向的兩個側(cè)壁均開設(shè)有垂直頂面的一對矩形的固定槽，所述固定槽以側(cè)面的中軸線對稱分布，所述固定槽內(nèi)水平設(shè)置有卡槽，所述主浮體的頂面一側(cè)上安裝有一對高位立柱，所述主浮體的頂面另一側(cè)有一對低位立柱，每隊高位立柱和每對低位立柱均以側(cè)面的中軸線對稱分布，且高位立柱和低位立柱都設(shè)置在固定槽外側(cè)；所述低位立柱之間的頂面中軸線上開設(shè)有固定孔，所述連接件包括中空的通孔，所述通孔上連接有兩對連接臂，所述連接臂頂端設(shè)置有與卡槽配合的卡片。

連接件上下表面皆為平面，上表面可設(shè)置凹槽作為電纜通道；在兩側(cè)分別設(shè)置與主浮體夾耳相配合的插耳；連接件中部設(shè)置通孔作為加強筋，也增大了水面對光伏組件的冷卻面積。

主浮體可單獨使用作為電纜通道，其上表面高位、低位立柱可作為電纜擋塊，防止電纜落水

進一步地，所述夾耳和插耳上對稱開設(shè)有插孔。

再進一步地，所述卡槽是由兩個水平設(shè)置的槽片與固定槽共同組成，所述槽片中央開設(shè)有槽孔。

再進一步地，所述高位立柱的頂部為斜面，所述高位立柱和低位立柱頂端連線與水平面夾角為0～50°；所述高位立柱傾斜端與平行端的交匯處開設(shè)有半封閉的反扣插槽，所述反扣插槽上下面水平開設(shè)有齒狀面。齒狀面中填充防化材料，可增大對光伏組件的夾持力；

再進一步地，所述固定槽在高度方向貫穿主浮體的側(cè)壁，所述固定槽之間的側(cè)壁上開設(shè)有內(nèi)凹的加強筋，且加強筋與主浮體頂面配合封閉，且底面貫通。

再進一步地，所述主浮體底部的中軸線上開設(shè)有一條凹條，所述固定槽外側(cè)以及固定槽與加強筋之間的主浮體底部設(shè)置有多條垂直于凹條的凹槽。凹條和凹槽可加固下表面結(jié)構(gòu)、增加浮體親水面積，并可作為流水孔，減小風(fēng)浪對浮體的動載荷。

再進一步地，所述連接臂之間夾角為20～160°。

再進一步地，所述卡片開設(shè)有銷孔，所述槽孔與銷孔以及插孔間均通過梅花銷4固定，所述插孔、槽孔和銷孔的孔壁上對稱開設(shè)有 4個銷槽。

再進一步地，所述光伏組件底部中空，且側(cè)壁上設(shè)置壓塊。

再進一步地，所述梅花銷由頂部圓盤和底部圓柱組成，所述圓柱外壁上對稱設(shè)置有4個卡凸。

本實用新型還提供了一種走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝方法，包括以下步驟：

a.所述主浮體長度方向上的夾耳和插耳與其他主浮體長度方向上的插耳和夾耳連接，并通過梅花銷固定；

b.連接件兩側(cè)卡片分別插入主浮體的卡槽內(nèi)，并通過梅花銷固定；

c.所述光伏組件長邊一側(cè)與主浮體高位立柱上部反扣配合，另一側(cè)內(nèi)邊框扣住低位立柱，將壓塊壓緊組件下邊框，并用梅花銷固定壓塊。

本實用新型提供了一種走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)及安裝方法，利用水面漂浮式浮體，形成結(jié)構(gòu)簡單、安裝便宜、成本低、穩(wěn)定性好的水面光伏發(fā)電系統(tǒng)，其有益效果如下：

1、本實用新型提供的水面漂浮式光伏電站發(fā)電系統(tǒng)，利用了一種水面漂浮式浮體，包括主浮體及連接件。主浮體即作為人行通道，又作為光伏組件支撐件，省去了專門的組件支撐浮體，大大節(jié)約了浮體成本。

2、本實用新型提供的水面漂浮式光伏電站發(fā)電系統(tǒng)，光伏組件跨接固定于兩個主浮體上，增大了光伏組件的背水面積，可有效增強水面對光伏組件的冷卻效果，提高發(fā)電效率。

3、本實用新型提供的主浮體與連接件之間采用梅花銷連接方式，僅需從上方插入梅花孔后旋轉(zhuǎn)錯位即可實現(xiàn)連接固定，優(yōu)化了安裝操作空間，可實現(xiàn)快速安裝和拆卸，節(jié)約人力成本。

4、本實用新型提供的光伏組件支撐形式，通過高位立柱上的反扣與低位立柱限制光伏組件前后、左右的移動，配合壓塊對光伏組件上下方向移動進行固定。此固定方式簡化了光伏組件安裝過程，便于光伏組件的安裝和維護。

5、主浮體作為人行通道，可為水面漂浮式光伏電站提供安裝、檢修、維護空間，利于光伏電站的前期安裝和后期運維。

6、本實用新型提供的主浮體可單獨作為電纜通道，高、低位立柱可防止連接件上表面設(shè)置凹槽，作為電纜放置槽，合理利用了光伏組件下方空間。

附圖說明

圖1為本實用新型走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)的立體圖；

圖2為圖1的細節(jié)圖；

圖3為主浮體的立體圖；

圖4為圖3的細節(jié)圖；

圖5為高位立柱的細節(jié)圖；

圖6為連接件的細節(jié)圖；

圖7為光伏發(fā)電單元的立體圖；

圖8為主浮體和連接件連接圖；

圖9為梅花銷的細節(jié)圖；

圖中，主浮體1、夾耳1.1、插耳1.2、固定槽1.3、卡槽1.31、槽片1.32、槽孔1.33、高位立柱1.4、反扣插槽1.41、齒狀面1.42、低位立柱1.5、固定孔1.6、插孔1.7、加強筋1.8、凹條1.9、凹槽1.10、防滑凸起1.11、連接件2、通孔2.1、連接臂2.2、卡片2.3、銷孔2.31、光伏組件3、壓塊3.1、梅花銷4、圓盤4.1、圓柱4.2、卡凸4.3、

銷槽5。

具體實施方式

為了更好地解釋本實用新型，以下結(jié)合具體實施例進一步闡明本實用新型的主要內(nèi)容，但本實用新型的內(nèi)容不僅僅局限于以下實施例。

如圖所示：一種走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)，水面光伏發(fā)電系統(tǒng)由多個光伏發(fā)電單元拼接而成，光伏發(fā)電單元包括兩個主浮體1和連接件2，連接件2安裝于兩個平行的主浮體1的側(cè)壁上，兩個平行的主浮體1之間安裝有光伏組件3，主浮體1為封閉的方體，主浮體1長度方向的兩端表面分別設(shè)置有夾耳1.1和插耳1.2，主浮體1的插耳1.2插入到另一個主浮體1的夾耳1.1內(nèi)配合固定，夾耳1.1和插耳1.2上對稱開設(shè)有插孔1.7。

主浮體1寬度方向的兩個側(cè)壁均開設(shè)有垂直頂面的一對矩形的固定槽1.3，固定槽1.3以側(cè)面的中軸線對稱分布，固定槽1.3內(nèi)水平設(shè)置有卡槽1.31，卡槽1.31是由兩個水平設(shè)置的槽片1.32與固定槽 1.3共同組成，槽片1.32中央開設(shè)有槽孔1.33。

主浮體1的頂面一側(cè)上安裝有一對高位立柱1.4，主浮體1的頂面另一側(cè)有一對低位立柱1.5，每隊高位立柱1.4和每對低位立柱1.5 均以側(cè)面的中軸線對稱分布，且高位立柱1.4和低位立柱1.5都設(shè)置在固定槽1.3外側(cè)，高位立柱1.4和低位立柱1.5頂端連線與水平面夾角為0°～50°。

高位立柱1.4的頂部為斜面，高位立柱1.4傾斜端與平行端的交匯處開設(shè)有半封閉的反扣插槽1.41，反扣插槽1.41上下面水平開設(shè)有齒狀面1.42。

低位立柱1.5之間的頂面中軸線上開設(shè)有固定孔1.6，固定槽1.3 在高度方向貫穿主浮體1的側(cè)壁，固定槽1.3之間的側(cè)壁上開設(shè)有內(nèi)凹的加強筋1.8，且加強筋1.8與主浮體1頂面配合封閉，且底面貫通。

主浮體1底部的中軸線上開設(shè)有一條凹條1.9，固定槽1.3外側(cè)以及固定槽1.3與加強筋1.8之間的主浮體1底部設(shè)置有多條垂直于凹條1.9的凹槽1.10，主浮體1頂面布設(shè)有防滑凸起1.11。

連接件2包括中空的通孔2.1，通孔2.1上連接有兩對連接臂2.2，連接臂2.2頂端設(shè)置有與卡槽1.31配合的卡片2.3。連接臂2.2之間夾角為20°～160°。

卡片2.3開設(shè)有銷孔2.31，槽孔1.33與銷孔2.31以及插孔1.7間均通過梅花銷4固定，插孔1.7、槽孔1.33和銷孔2.31的孔壁上對稱開設(shè)有銷槽5。

梅花銷4由頂部圓盤4.1和底部圓柱4.2組成，圓柱4.2外壁上對稱設(shè)置有4個卡凸4.3。

上述走道浮體跨接支撐組件式水面光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝方法，包括以下步驟：

a.主浮體1長度方向上的夾耳1.1和插耳1.2與其他主浮體長度方向上的插耳1.2和夾耳1.1連接，并通過梅花銷4固定；

b.連接件2兩側(cè)卡片2.3分別插入主浮體1的卡槽1.31內(nèi)，并通過梅花銷4固定；

c.光伏組件3長邊一側(cè)與主浮體高位立柱1.4上部反扣配合，另一側(cè)內(nèi)邊框扣住低位立柱1.5，將壓塊壓緊組件下邊框，并用梅花銷 4固定壓塊。

浮力計算：

本實施例采用功率260Wp，尺寸為992mm×1650mm的多晶硅組件，以88塊光伏組件為一個單元計算其承載能力如下：

水面光伏發(fā)電系統(tǒng)總承重：

光伏組件：20Kg/塊×88＝1760kg；

浮體自重：主浮體：10.5Kg/塊×117塊＝1228.5kg；連接件：2.9kg/ 塊×104塊＝301.6kg；人行通道板：10kg/塊×16塊＝160kg；

安裝檢修人員：按8人×75Kg/人＝600Kg。

若考慮2.0的安全系數(shù)，總承重約8100.2kg，

水面光伏發(fā)電系統(tǒng)總浮力：

根據(jù)浮力公式，主浮體可提供浮力為208.75kg/塊，組件支撐浮體可提供浮力為19.2kg/塊，則總浮力為：208.75kg/塊×117塊+19.2kg/ 塊×104塊＝26420.55kg。

因此，本實施例可充分保證水面光伏發(fā)電系統(tǒng)的浮力需求。

安裝件工作量計算：

本實施例以88塊光伏組件為一個單元計算其安裝件數(shù)目如下：

主浮體連接銷釘：9排×24顆/排＝216顆

主浮體與組件支撐浮體連接銷釘：9排×52顆/排＝468顆

組件壓塊銷釘：88塊×1顆/塊＝88顆

安裝件總量為772件，浮體及組件安裝件工作量平均到每塊光伏組件的數(shù)量約為8.77件。

與專利US2014224165A1相比，單位光伏組件安裝件工作量下降了約7件。因此，本實施例可降低安裝件工作量，節(jié)約人工成本。

浮體成本計算：

本實施例以88塊光伏組件為一個單元計算單塊光伏組件所需浮體材料，其中浮體壁厚和主浮體高度取值與專利US2014224165A1、 CN105186968A類似，分別為：

浮體壁厚：上表面5mm，其余部分3mm

浮體高度：200mm

單個浮體所需材料：

主浮體：10.5kg/個，組件支撐浮體：2.94kg/個

每個光伏單元所需浮體材料為：117個×10.5kg/個+104×2.94kg/ 個＝1534.26kg

平均單塊光伏組件所需材料為：1534.26kg/88＝17.4kg

則與專利US2014224165A1、CN105186968A相比，單塊光伏組件節(jié)約材料約3.4kg。因此，本實施例可降低材料用量，節(jié)約成本。

其它未詳細說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。盡管上述實施例對本實用新型做出了詳盡的描述，但它僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據(jù)本實施例在不經(jīng)創(chuàng)造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬于本實用新型保護范圍。