一种海上漂浮式光伏平台的制作方法

本发明涉及海上发电设备，特别是涉及一种海上漂浮式光伏平台。

背景技术：

1、我国新能源产业正在大踏步的向前发展，其中以风电和光伏的发展最为迅速，但目前两者结合在一起的技术和项目较少，若可以合理利用风电和光伏的产品和技术，将其有效的结合在一起，协同发展有效优化投资成本，则可以有效的提高整体投资收益。

2、光伏以太阳能为能量来源，光伏平台主要可分为固定式光伏平台和漂浮式光伏平台两种。固定式光伏平台主要集中在陆地和沿海滩涂地域，通过固定连接不发生位移和运动，目前陆地上的光伏技术已经成熟，但受限于建设光伏电站的土地资源约束，且远离用电高峰地域，在效益规模化上具备一定的困难。漂浮式光伏平台依托浮体材料和锚固系统使得平台漂浮在水面上进行发电，目前漂浮式光伏技术已在湖泊、水库、近海等多种场景下应用，针对海洋环境应用场景，受益于沿海省市丰富的海洋资源，可利用的海域面积广阔，海洋光伏的发电效率在相同光照条件下，较地面光伏有一定增益。

3、风电以风能为能量来源，风电平台主要可分为固定式风电平台和漂浮式风电平台两种。针对海洋环境，固定式风电发展迅速，我国已经完成固定式风电场商业化运行，但由于风机机组间的距离限制，风电场中有广阔的海域未能完全利用起来，造成了资源的浪费。

4、目前漂浮式光伏平台在海洋环境中，风浪抵抗力和系泊结构设计主要有以下几个问题：

5、1、关于风浪抵抗力，由于受到海浪的作用，海水容易进入到平台上，浸没光伏板，降低发电量，而且使得整体重量增加，有平台整体沉入到水底的风险。目前使用的主要技术手段主要是两种，一种是增加一个电动的抽水泵将进入到平台上的水抽出，但如果出现电能供给不及时或者抽水设备发生损坏的情况，则面临着平台整体沉入水底的风险；另一种是使用钢结构材料，保证整体的浮力和抗风浪能力，但钢结构的存在使得投资成本大幅增加，较难产生工程效益。

6、2、关于系泊结构，漂浮式平台须要通过系泊固定在一定位置，保持平台在有限范围内进行运动，一般系泊系统需要三组或四组系泊链和锚固，以此保持漂浮式平台稳定，但这种系泊结构技术难度较高，且成本高昂。

7、因此有必要提供一种适用于海洋环境的海上漂浮式光伏平台，来解决现有海上漂浮式光伏平台波浪环境适用性低、造价成本高和发电损失的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种环境适用性高、造价成本低、发电损失小的海上漂浮式光伏平台，用于解决现有技术中海上漂浮式光伏平台波浪环境适用性低、造价成本高和发电损失大的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种海上漂浮式光伏平台，包括浮力模块、系泊模块、光伏板模块、以及排水模块，所述系泊模块设置在海水中、且与浮力模块连接，用于浮力模块在一定范围内运动；所述光伏板模块设置在浮力模块中，用于吸收太阳能并转化成电能；所述排水模块设置在浮力模块中，用于排出浮力模块中的海水。

3、优选的，所述浮力模块包括浮力结构和膜结构，所述浮力结构包括环状浮力结构、以及十字浮力结构，所述环状浮力结构为管形，所述十字浮力结构设置在环状浮力结构的下端；所述膜结构设置在环状浮力结构和十字浮力结构构成的空间中。

4、优选的，所述环状浮力结构包括上部环、下部环、以及连接件，所述上部环设置在下部环的上方侧、且上部环和下部环之间通过连接件固定连接；所述十字浮力结构与下部环固定连接。

5、优选的，海床上还设置有塔筒，所述系泊模块包括卡具、以及回转机构，所述回转机构套设在塔筒的外周，所述回转机构与卡具连接、且卡具远离回转机构的端部与浮力模块固定连接。

6、优选的，所述塔筒的顶端还设置有风力发电模块，所述风力发电模块用于将风能转化为电能。

7、优选的，所述光伏板模块包括若干个分布式光伏板、电缆、以及逆变器，若干个所述分布式光伏板粘接在膜结构表面，若干个所述分布式光伏板之间通过电缆连接，所述逆变器设置在环状浮力结构上、且分布式光伏板与逆变器通过电缆连接。

8、优选的，所述膜结构上还可以开设有若干个滑槽，若干个所述分布式光伏板可拆卸设置在滑槽中。

9、优选的，所述排水模块包括主动排水系统、被动排水系统、以及支撑件，所述主动排水系统包括传感器、及抽水泵，所述传感器、抽水泵均设置在支撑件上，所述支撑件设置在环状浮力结构上；所述抽水泵的进水口处于膜结构中，所述抽水泵的出水口处于膜结构外；所述传感器与抽水泵通讯连接。

10、优选的，所述被动排水系统包括风轮、水轮、传动组件、压水机、以及排水管，所述传动组件设置在支撑件上，所述传动组件的数量为两个，分别位于海平面上方和海平面下方；所述风轮设置在海平面上方的传动组件顶部，所述水轮设置在海平面下方的传动组件底部；所述排水管的一端设置在膜结构中，排水管的另一端与压水机连接；所述压水机设置在支撑件上、且所述风轮和水轮均通过传动组件与压水机传动连接。

11、优选的，所述浮力结构的材质为聚乙烯材质。

12、如上所述，本发明的海上漂浮式光伏平台，具有以下有益效果：

13、1、本发明通过模块化设计，将系统分为四个独立模块，每个模块都有自己的功能和规格，设计和制造变得更加简单和灵活，并且提高产品的可维护性和可升级性。

14、2、本发明中的排水模块采用主被动结合的方式，降低了平台因为上浪后平台沉没的风险。其中被动排水系统依靠自然中的风和水流提供能量，减少了相关配套电气设备，避免了发电损失。

15、3、本发明中的系泊方式从现有技术中的三组或四组系泊链+锚固的形式，变为卡具和回转机构结合的方式，降低了整体造价和施工成本，并有效利用了固定式风电场中的未能开发的区域，增加了海洋能利用效率，提升了经济开发效益。

16、4、本发明中的膜结构下表面与水完全贴合，可以随着波浪进行运动，这种柔性结构可以使得平台在强风强浪强海流情况下稳定运行，不会翻倒或刚性变形，具备优良的适航性。

17、5、本发明中的膜结构可以直接在上面行人施工，避免人工水下作业，可有效提高安装施工的便利性，加快整体项目进度。

18、6、本发明中的浮力结构可以通过热熔对接焊完成安装，提高了安装的便利性。浮力结构中的十字浮力结构交叉布置，增加了整体的结构强度。浮力结构中的环状浮力结构增加了结构了抗碰撞能力，环状浮力结构高出水面可以抵抗波浪，减少了进入浮体的水量。

技术特征：

1.一种海上漂浮式光伏平台，其特征在于：包括浮力模块(2)、系泊模块(3)、光伏板模块(4)、以及排水模块(5)，所述系泊模块(3)设置在海水中、且与浮力模块(2)连接，用于浮力模块(2)在一定范围内运动；所述光伏板模块(4)设置在浮力模块(2)中，用于吸收太阳能并转化成电能；所述排水模块(5)设置在浮力模块(2)中，用于排出浮力模块(2)中的海水。

2.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述浮力模块(2)包括浮力结构和膜结构(23)，所述浮力结构包括环状浮力结构、以及十字浮力结构(22)，所述环状浮力结构为管形，所述十字浮力结构(22)设置在环状浮力结构的下端；所述膜结构(23)设置在环状浮力结构和十字浮力结构(22)构成的空间中。

3.根据权利要求2所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述环状浮力结构包括上部环(21)、下部环(24)、以及连接件(25)，所述上部环(21)设置在下部环(24)的上方侧、且上部环(21)和下部环(24)之间通过连接件(25)固定连接；所述十字浮力结构(22)与下部环(24)固定连接。

4.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：海床上还设置有塔筒(1)，所述系泊模块(3)包括卡具(32)、以及回转机构(31)，所述回转机构(31)套设在塔筒(1)的外周，所述回转机构(31)与卡具(32)连接、且卡具(32)远离回转机构(31)的端部与浮力模块(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述塔筒(1)的顶端还设置有风力发电模块(11)，所述风力发电模块(11)用于将风能转化为电能。

6.根据权利要求2所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述光伏板模块(4)包括若干个分布式光伏板(41)、电缆(42)、以及逆变器(43)，若干个所述分布式光伏板(41)粘接在膜结构(23)表面，若干个所述分布式光伏板(41)之间通过电缆(42)连接，所述逆变器(43)设置在环状浮力结构上、且分布式光伏板(41)与逆变器(43)通过电缆(42)连接。

7.根据权利要求6所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述膜结构(23)上还可以开设有若干个滑槽，若干个所述分布式光伏板(41)可拆卸设置在滑槽中。

8.根据权利要求2所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述排水模块(5)包括主动排水系统、被动排水系统、以及支撑件(58)，所述主动排水系统包括传感器(56)、及抽水泵(57)，所述传感器(56)、抽水泵(57)均设置在支撑件(58)上，所述支撑件(58)设置在环状浮力结构上；所述抽水泵(57)的进水口处于膜结构(23)中，所述抽水泵(57)的出水口处于膜结构(23)外；所述传感器(56)与抽水泵(57)通讯连接。

9.根据权利要求8所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述被动排水系统包括风轮(51)、水轮(52)、传动组件(53)、压水机(54)、以及排水管(55)，所述传动组件(53)设置在支撑件(58)上，所述传动组件(53)的数量为两个，分别位于海平面上方和海平面下方；所述风轮(51)设置在海平面上方的传动组件(53)顶部，所述水轮(52)设置在海平面下方的传动组件(53)底部；所述排水管(55)的一端设置在膜结构(23)中，排水管(55)的另一端与压水机(54)连接；所述压水机(54)设置在支撑件(58)上、且所述风轮(51)和水轮(52)均通过传动组件(53)与压水机(54)传动连接。

10.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏平台，其特征在于：所述浮力结构的材质为聚乙烯材质。

技术总结本发明提供一种海上漂浮式光伏平台，包括浮力模块、系泊模块、光伏板模块、以及排水模块，所述系泊模块设置在海水中、且与浮力模块连接，用于浮力模块在一定范围内运动；所述光伏板模块设置在浮力模块中，用于吸收太阳能并转化成电能；所述排水模块设置在浮力模块中，用于排出浮力模块中的海水。本发明中的膜结构下表面与水完全贴合，可以随着波浪进行运动，这种柔性结构可以使得平台在强风强浪强海流情况下稳定运行，不会翻倒或刚性变形，具备优良的适航性。技术研发人员：祝庆斌,林琳,陆松柳,林毅峰,闾泽洋,赵仕伦,徐浩然,沈盼盼,张洁受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17