一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台及自适应调控方法与流程

本发明涉及光伏平台，特别是一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台及自适应调控方法。

背景技术：

1、浮式薄膜光伏平台因轻量化、成本较低等优势，被认为是海上浮式光伏的一种可行型式。常见的一种结构是：由一个闭合的浮圈围成外框架，内部张拉铺设一张柔性薄膜，光伏组件则固定在柔性薄膜上。这种结构有突出的矛盾：

2、若薄膜刚度过低，随浪性虽好，波浪荷载较小，但薄膜上的光伏组件会随波浪发生较大幅度的角运动和垂向运动，导致组件受光角度频繁变化，降低发电效率，且相邻光伏板容易发生碰撞，增加损坏风险。

3、若为提高刚度而显著增加薄膜张力或大量使用刚性支撑，则结构对波浪的顺应性下降，波浪载荷大增，平台整体受力恶化，系泊与结构成本上升。

4、因此，如何在保持适度随浪性、不过度增加波浪荷载的前提下，有效抑制薄膜局部过大变形和光伏板的大幅运动，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有的平衡浮式薄膜光伏平台的随浪性能与光伏组件运动幅度难以兼顾的难题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，包括环形的外浮圈、固定于外浮圈内侧的柔性薄膜以及阵列布置于柔性薄膜上的光伏组件，柔性薄膜的中心位置固定安装有压力调节装置，压力调节装置与外浮圈的内侧壁之间连接有柔性浮管，柔性浮管沿外浮圈的中心均匀分布，柔性浮管安装于柔性薄膜的底部。

3、优选的，所述外浮圈的中心安装有圆柱形气囊，所述压力调节装置安装于圆柱形气囊内部的密封腔中，所述柔性浮管于圆柱形气囊连通，所述压力调节装置包括微型电动气泵、气压传感器、电磁控制阀和控制器，控制器控制连接电动气泵和电磁控制阀，电动气泵的进气口通过防水透气膜与外部大气连通，出气口与圆柱形气囊的内腔连通，电磁控制阀的放气口通过管路与外部大气连通。

4、优选的，所述柔性浮管为充气式柔性浮管，所述柔性浮管由tpu夹网布制成，所述圆柱形气囊的外侧壁上设置由密封气口，所述柔性浮管的内端插装在密封气口上，且连接端处设置有不锈钢卡箍和密封胶层。

5、优选的，所述外浮圈采用高密度聚乙烯管材经热熔焊接而成，所述外浮圈的内部填充有闭孔聚氨酯泡沫，所述外浮圈的内侧壁上均匀预埋有连接支座，所述柔性浮管的外端安装在连接支座上。

6、优选的，所述柔性浮管的外端固定连接有柔性密封接头，并通过柔性密封接头与所述连接支座固定连接，柔性密封接头为橡胶弹性体材质。

7、优选的，所述柔性浮管通过高性能防水聚氨酯结构胶连续粘接在所述柔性薄膜的下表面，在所述柔性薄膜底面的所述柔性浮管的粘接区域预先高频热合有一层强力膜带，强力膜带与所述柔性薄膜的材质相同。

8、优选的，所述柔性薄膜采用双层增强pvc夹网布制成，所述柔性薄膜经预张力张拉后通过边缘压板和螺栓固定在所述外浮圈的上沿内侧。

9、优选的，所述光伏组件为高效单晶硅组件，所述光伏组件通过结构胶粘结在所述柔性薄膜上，所述光伏组件均匀分布于所述外浮圈的内侧。

10、一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台的自适应调控方法，应用所述浮式薄膜光伏平台，包括以下步骤：

11、步骤一、通过压力调节装置内的气压传感器持续采集圆柱形气囊内部气压数据，同步采集水域波浪高度信号并传输至控制器；

12、步骤二、当波浪高度低于预设阈值时，控制器启动微型电动气泵，向圆柱形气囊与全部柔性浮管同步充气升压，提升柔性浮管抗弯刚度，减小光伏组件垂荡幅度与倾角波动，维持稳定发电效率；

13、步骤三、当波浪高度高于预设阈值时，控制器开启电磁控制阀释放内部气体，降低圆柱形气囊与柔性浮管内气压，利用柔性浮管弹性变形适配波浪起伏，缓冲波浪冲击荷载；

14、步骤四、全程持续监测水域海况，自动切换充气升压和放气泄压工况，风浪恢复平稳后自动切换至高刚度发电模式。

15、优选的，还包括平台组装密封施工步骤，具体为：

16、s1、气囊预制，采用tpu夹网布热合加工扁平圆柱形气囊，沿圆柱形气囊外周均匀等分开设若干密封气口；

17、s2、管路气密装配，将tpu材质柔性浮管内端对应插接密封气口，套接不锈钢卡箍锁紧，密封气口与柔性浮管的接口外侧涂刷密封胶层实现气密封堵；

18、s3、外端连接装配，柔性浮管外端装配橡胶材质柔性密封接头，将柔性密封接头固定至外浮圈内侧预埋的连接支座；

19、s4、膜管粘接成型，在柔性薄膜底面粘接区域高频热合同材质强力膜带，采用防水聚氨酯结构胶将柔性浮管全长粘接于强力膜带下方，形成辐射状伞骨支撑结构；

20、s5、薄膜张拉固定，将柔性薄膜施加预张力，利用压板、螺栓紧固于外浮圈上沿内侧，最后在柔性薄膜膜面粘接布设光伏组件。

21、本发明提供了一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台及自适应调控方法，具有如下有益效果。

22、1、中心辐射状柔性浮管像伞骨一样支撑薄膜，大幅提高薄膜的局部抗弯刚度，使得光伏组件的倾角变化和垂荡幅度显著减小，有效避免光伏板碰撞，保障持续高效的受光姿态。

23、2、柔性浮管本身具有弹性，可随波浪发生弯曲，整体结构不会像刚性支撑那样完全抵抗波浪，保留了薄膜的随浪特性，波浪荷载远低于全刚性方案，系泊成本低。

24、3、所有径向浮管的气压由中心圆柱型气囊统一调节，只需一套压力调节装置即可同步改变12根浮管的刚度，响应迅速，可根据波高、风速等海况实时切换高刚性模式或高顺应模式，实现智能化运行。

25、4、12根浮管呈30°夹角辐射布置，无论波浪从哪个方向来袭，都有多根浮管参与承载力和变形约束，避免了方向性薄弱环节，平台水动力特性均匀稳定。

26、5、中心气囊与径向浮管可模块化生产，现场与外浮圈和薄膜连接组装，施工高效，也方便对现有外浮圈套薄膜平台进行增设改造。

1.一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：包括环形的外浮圈（1）、固定于外浮圈（1）内侧的柔性薄膜（2）以及阵列布置于柔性薄膜（2）上的光伏组件（3），柔性薄膜（2）的中心位置固定安装有压力调节装置（5），压力调节装置（5）与外浮圈（1）的内侧壁之间连接有柔性浮管（4），柔性浮管（4）沿外浮圈（1）的中心均匀分布，柔性浮管（4）安装于柔性薄膜（2）的底部。

2.如权利要求1所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：所述外浮圈（1）的中心安装有圆柱形气囊（6），所述压力调节装置（5）安装于圆柱形气囊（6）内部的密封腔中，所述柔性浮管（4）于圆柱形气囊（6）连通，所述压力调节装置（5）包括微型电动气泵、气压传感器、电磁控制阀和控制器，控制器控制连接电动气泵和电磁控制阀，电动气泵的进气口通过防水透气膜与外部大气连通，出气口与圆柱形气囊（6）的内腔连通，电磁控制阀的放气口通过管路与外部大气连通。

3.如权利要求2所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：所述柔性浮管（4）为充气式柔性浮管，所述柔性浮管（4）由tpu夹网布制成，所述圆柱形气囊（6）的外侧壁上设置由密封气口（7），所述柔性浮管（4）的内端插装在密封气口（7）上，且连接端处设置有不锈钢卡箍和密封胶层。

4.如权利要求1所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：所述外浮圈（1）采用高密度聚乙烯管材经热熔焊接而成，所述外浮圈（1）的内部填充有闭孔聚氨酯泡沫，所述外浮圈（1）的内侧壁上均匀预埋有连接支座，所述柔性浮管（4）的外端安装在连接支座上。

5.如权利要求4所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：所述柔性浮管（4）的外端固定连接有柔性密封接头（8），并通过柔性密封接头（8）与所述连接支座固定连接，柔性密封接头（8）为橡胶弹性体材质。

6.如权利要求1所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：所述柔性浮管（4）通过高性能防水聚氨酯结构胶连续粘接在所述柔性薄膜（2）的下表面，在所述柔性薄膜（2）底面的所述柔性浮管（4）的粘接区域预先高频热合有一层强力膜带，强力膜带与所述柔性薄膜（2）的材质相同。

7.如权利要求1所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：所述柔性薄膜（2）采用双层增强pvc夹网布制成，所述柔性薄膜（2）经预张力张拉后通过边缘压板和螺栓固定在所述外浮圈（1）的上沿内侧。

8.如权利要求1所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台，其特征在于：所述光伏组件（3）为高效单晶硅组件，所述光伏组件（3）通过结构胶粘结在所述柔性薄膜（2）上，所述光伏组件（3）均匀分布于所述外浮圈（1）的内侧。

9.一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台的自适应调控方法，其特征在于，应用权利要求1-8任一项所述浮式薄膜光伏平台，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述一种带有径向柔性浮管的浮式薄膜光伏平台自适应调控方法，其特征在于，还包括平台组装密封施工步骤，具体为：