一种抗台风海上光伏支架系统及控制方法与流程

本发明涉及海上光伏发电，具体涉及一种抗台风海上光伏支架系统及控制方法。

背景技术：

1、沿海渔光互补等项目普遍采用phc桩基固定式水上光伏支架，其支架倾角大多永久固定，属于被动抗风结构。福建、广东沿海每年台风频发，固定倾角光伏组件迎风面积大、风吸力显著，容易出现组件隐裂、支架螺栓松动、局部坍塌损坏等问题。

2、虽然，也出现了可调光伏支架，但是现有可调光伏支架大多采用气象预报进行控制，气象站点与鱼塘光伏场址存在距离，局地海陆风、塘区小气候造成预报与现场真实风况偏差大，可靠性不足。此外，现有可调光伏支架多数方案仅依靠液压进行锁止，在中等大风工况下，支架持续风振，存在液压泄漏失稳风险。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种抗台风海上光伏支架系统及控制方法，其具有良好的抗台风可靠性，安全性高。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种抗台风海上光伏支架系统，其包括至少一光伏子系统以及至少一边缘控制器，每一所述边缘控制器对应至少一光伏子系统；

4、所述光伏子系统包括桩基、可调光伏支架、光伏组件、液压驱动单元、阻尼单元、机械锁止单元和感知采集单元；

5、所述可调光伏支架包括支架主体、立柱和斜撑架，所述立柱安装在桩基顶部，所述立柱的顶部与支架主体的中心位置铰接；所述立柱或桩基的顶部设有限位件，所述斜撑架的下端与限位件滑动连接，且所述限位件限制斜撑架下端的移动范围，所述斜撑架的上端与支架主体的背面连接；所述光伏组件安装在支架主体的正面；所述支架主体具有两个状态，分别为工作状态和防御状态，所述支架主体在工作状态下的倾角大于防御状态下的倾角；

6、所述液压驱动单元用于驱动支架主体在工作状态和抗台风姿态之间切换，所述液压驱动单元一端铰接竖向立柱，另一端铰接斜撑架或支架主体；

7、所述阻尼单元用于抑制振动，所述阻尼单元一端铰接竖向立柱，另一端铰接斜撑架或支架主体；

8、所述机械锁止单元用于锁止支架主体的状态；

9、所述感知采集单元用于采集风速、风向以及可调光伏支架的振动信息；

10、所述边缘控制器连接对应的液压驱动单元、机械锁止单元、感知采集单元以及外部终端，所述外部终端用于向边缘控制器发送气象预报。

11、所述限位件上设有弧形限位孔，所述斜撑架的下端设有滑轴，所述滑轴滑动连接在弧形限位孔中，且所述滑轴能够在弧形限位孔中转动；所述滑轴抵接弧形限位孔的其中一端孔壁时，所述支架主体为工作状态，所述滑轴抵接弧形限位孔的另一端孔壁时，所述支架主体为防御状态。

12、所述支架主体在工作状态下的倾角为13±0.5°，所述支架主体在防御状态下的倾角为0-5°。

13、所述液压驱动单元为电动双向液压推杆；所述阻尼单元为液压阻尼器。

14、所述液压阻尼器为被动式液压阻尼器；或者，所述液压阻尼器为电控式液压阻尼器，且所述电控式液压阻尼器连接边缘控制器。

15、所述机械锁止单元安装在立柱的上端，其包括驱动件和插销，所述驱动件驱动插销做伸缩移动，所述立柱上设有与插销导向配合的第三销孔；所述支架主体上设有第一销孔和第二销孔，所述支架主体处于工作状态时，所述第一销孔正对插销设置，且所述插销能够插入第一销孔和第三销孔；所述支架主体处于防御状态时，所述第二销孔正对插销设置，且所述插销能够插入第二销孔和第三销孔。

16、所述感知采集单元包括风速风向传感器、振动加速度传感器以及检测支架主体倾角的角度传感器或限位开关，所述风速风向传感器设置在边缘控制器外部或支架主体上；所述振动加速度传感器设置在支架主体上；所述外部终端为气象电台和/或控制中心主机设备。

17、本发明还公开了上述抗台风海上光伏支架系统的控制方法，其包括以下步骤：

18、s1、边缘控制器实时接收外部终端发出的气象预报，当气象预报出现台风预警或大风预警时，执行步骤s2，否则维持原状；

19、s2、系统进入戒备待机模式，边缘控制器唤醒液压驱动单元和机械锁止单元，并实时判断风速和支架主体的振动加速度；如果风速超过第一预设风速和/或支架主体的振动加速度超过第一预设振速，执行步骤s3；如果风速低于第二预设风速且支架主体的振动加速度低于第二预设振速，执行步骤s5；否则维持原状；

20、s3、停止发电；控制机械锁止单元解锁，并控制液压驱动单元动作，使得支架主体由工作状态切换至防御状态，然后控制机械锁止单元再次上锁；支架主体切换至防御状态后，系统实时检测判断风速是否低于第三预设风速且支架主体的振动加速度是否低于第三预设振速，是则执行步骤s4，否则维持原状；

21、s4、控制机械锁止单元解锁，并控制液压驱动单元动作，使得支架主体由防御状态切换至工作状态，然后控制机械锁止单元再次上锁；恢复发电并返回步骤s2；

22、s5、边缘控制器确认台风预警或大风预警是否解除，是则执行步骤s1，否则执行步骤s2；

23、其中，第一预设风速＞第三预设风速≥第二预设风速，第一预设振速＞第三预设振速≥第二预设振速。

24、步骤s2中，如果风速超过第一预设风速和/或支架主体的振动加速度超过第一预设振速，且持续时间达到第一设定时间，执行步骤s3；如果风速低于第二预设风速且支架主体的振动加速度低于第二预设振速，同时持续时间达到第二设定时间，执行步骤s5；

25、步骤s3中，如果风速低于第三预设风速且支架主体的振动加速度低于第三预设振速，同时持续时间达到第三设定时间，才执行步骤s4，否则维持原状。

26、所述液压驱动单元为电控式液压阻尼器；步骤s1中，维持原状时，电控式液压阻尼器配置为低阻尼状态并维持该状态；步骤s2至步骤s4中，边缘控制器根据支架主体的振动加速度实时调节电控式液压阻尼器的阻尼状态。

27、采用上述方案后，本发明采用气象预警前馈结合现场实测的耦合控制策略，在收到气象预警（大风或台风）时提前唤醒系统中的电控部件进入待命状态，从而消除延时，同时以现场实测的风速和支架主体的振动加速度作为执行判断，规避气象预报与实际场地风场偏差问题，从而提升系统的可靠性。另外，本发明采用液压驱动、阻尼减振及机械刚性锁止的配合，支架主体的状态固定不再仅依赖液压驱动，安全性得到大幅提升。

1.一种抗台风海上光伏支架系统，其特征在于：包括至少一光伏子系统以及至少一边缘控制器，每一所述边缘控制器对应至少一光伏子系统；

2.根据权利要求1所述的一种抗台风海上光伏支架系统，其特征在于：所述限位件上设有弧形限位孔，所述斜撑架的下端设有滑轴，所述滑轴滑动连接在弧形限位孔中，且所述滑轴能够在弧形限位孔中转动；所述滑轴抵接弧形限位孔的其中一端孔壁时，所述支架主体为工作状态，所述滑轴抵接弧形限位孔的另一端孔壁时，所述支架主体为防御状态。

3.根据权利要求1或2所述的一种抗台风海上光伏支架系统，其特征在于：所述支架主体在工作状态下的倾角为13±0.5°，所述支架主体在防御状态下的倾角为0-5°。

4.根据权利要求1所述的一种抗台风海上光伏支架系统，其特征在于：所述液压驱动单元为电动双向液压推杆；所述阻尼单元为液压阻尼器。

5.根据权利要求4所述的一种抗台风海上光伏支架系统，其特征在于：所述液压阻尼器为被动式液压阻尼器；或者，所述液压阻尼器为电控式液压阻尼器，且所述电控式液压阻尼器连接边缘控制器。

6.根据权利要求1所述的一种抗台风海上光伏支架系统，其特征在于：所述机械锁止单元安装在立柱的上端，其包括驱动件和插销，所述驱动件驱动插销做伸缩移动，所述立柱上设有与插销导向配合的第三销孔；所述支架主体上设有第一销孔和第二销孔，所述支架主体处于工作状态时，所述第一销孔正对插销设置，且所述插销能够插入第一销孔和第三销孔；所述支架主体处于防御状态时，所述第二销孔正对插销设置，且所述插销能够插入第二销孔和第三销孔。

7.根据权利要求1所述的一种抗台风海上光伏支架系统，其特征在于：所述感知采集单元包括风速风向传感器、振动加速度传感器以及检测支架主体倾角的角度传感器或限位开关，所述风速风向传感器设置在边缘控制器外部或支架主体上；所述振动加速度传感器设置在支架主体上；所述外部终端为气象电台和/或控制中心主机设备。

8.权利要求1-7任一项所述的抗台风海上光伏支架系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种抗台风海上光伏支架系统的控制方法，其特征在于：步骤s2中，如果风速超过第一预设风速和/或支架主体的振动加速度超过第一预设振速，且持续时间达到第一设定时间，执行步骤s3；如果风速低于第二预设风速且支架主体的振动加速度低于第二预设振速，同时持续时间达到第二设定时间，执行步骤s5；

10.根据权利要求8所述的一种抗台风海上光伏支架系统的控制方法，其特征在于：所述液压驱动单元为电控式液压阻尼器；步骤s1中，维持原状时，电控式液压阻尼器配置为低阻尼状态并维持该状态；步骤s2至步骤s4中，边缘控制器根据支架主体的振动加速度实时调节电控式液压阻尼器的阻尼状态。