一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置的制作方法

本发明涉及可再生能源利用，具体涉及一种用于湖泊、水库等水域的漂浮式光伏发电装置，尤其是一种能够根据环境条件进行自适应调节以提高稳定性的装置。

背景技术：

1、在碳达峰、碳中和目标的强力驱动下，以光伏发电为代表的清洁能源产业迎来高速发展。然而，传统的大型地面光伏电站建设需要占用大量宝贵的土地资源，这一限制在我国东部沿海、人口密集、土地资源尤为紧张的地区表现得更为突出，制约了光伏产业的进一步规模化布局。与此同时，我国拥有广阔的湖泊、水库、近海等水域资源。利用这些水域发展漂浮式光伏电站，不仅能够有效解决土地资源瓶颈，还能发挥水体对光伏组件的自然冷却作用，有助于提升发电效率并减少组件热损耗，已成为一种极具发展前景的替代方案。

2、尽管前景广阔，但现有漂浮式光伏系统在实际应用中，尤其是在开放水域或风浪较大区域，普遍面临严峻的稳定性挑战。自然水域环境复杂多变，持续的波浪、不定的风向与流速、以及偶发的极端天气（如台风）所产生的风、浪、流耦合载荷，会持续作用于漂浮平台。这些环境载荷易导致传统刚性连接的浮体阵列产生剧烈的晃动、位移、扭曲甚至结构局部失效，不仅严重影响光伏组件的发电安全与长期效率，还可能引发电气连接故障、增加运维成本和风险。传统的解决方案多采用刚性连接件将浮筒或浮体模块固定在一起，这种结构在波浪的周期性冲击下容易在连接点处产生应力集中，导致疲劳裂纹和断裂。而普遍采用的静态锚固系统虽然能提供基础定位，但其刚性和固定的约束方式难以动态适应复杂的载荷变化，无法有效抑制平台的过度运动或与波浪频率发生共振，从而削弱了系统的整体可靠性与环境适应性。因此，行业内需要研发一种能够智能感知环境变化、并主动或被动调节自身状态，从而在复杂水文气象条件下保持高稳定性和安全性的新型漂浮式光伏发电装置。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置。该装置通过单元化的柔性互联结构和智能化的集中控制收放系统，实现对漂浮矩阵形态的动态调节，从而有效分散环境载荷、抑制有害运动，达到提升系统整体稳定性与安全性的目的。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，包括：

4、发电单元，所述发电单元设有若干个且依次通过其上固定的第一柔性连接部和第二柔性连接部柔性连接，形成一个整体的矩阵发电装置。所述发电单元包括漂浮盘、抗风柱组件、光伏板安装支架和光伏板。所述漂浮盘的顶部中心处安装有抗风柱组件，所述抗风柱组件的顶部架设安装有光伏板安装支架，所述光伏板安装支架的顶部固定安装有光伏板。

5、控制组件，其包括控制基站。所述控制基站内设有控制线收放装置、控制器和环境监测传感器组。所述控制线收放装置通过收放控制线来牵引和调节整个矩阵发电装置，控制线连接至矩阵发电装置的边缘处。所述控制线上设有用于监测拉力的拉力计。所述拉力计、环境监测传感器组和控制线收放装置均电性连接至所述控制器。

6、进一步地，所述漂浮盘横截面优选为六边形或三角形结构，其各个侧边依次间隔连接有第一柔性连接部和第二柔性连接部，便于实现密集、稳定的阵列排布。

7、进一步地，所述第一柔性连接部包括第一橡胶柱、硬质插头和弹扣，所述第一橡胶柱垂直固定在漂浮盘的侧边且其外端固定连接有硬质插头，所述硬质插头上安装有弹扣。所述第二柔性连接部包括第二橡胶柱、硬质插座，所述第二橡胶柱垂直固定在漂浮盘的侧边且其外端固定连接有硬质插座，所述硬质插座上开设有与所述弹扣配合的弹扣孔。通过插接与卡扣的方式实现发电单元间的快速、柔性连接。

8、进一步地，所述环境监测传感器组至少包括风速风向仪、波浪传感器和水流传感器，用于实时采集环境载荷数据。

9、进一步地，所述抗风柱组件包括抗风柱和阻尼胶套。所述阻尼胶套和漂浮盘固定连接且与所述抗风柱套接连接，所述抗风柱的一端和漂浮盘转动连接且其另一端和光伏板安装支架固定连接。所述阻尼胶套的内壁一体成型有若干个沿其长度方向延伸的阻尼凸起，所述阻尼凸起过盈贴合在抗风柱的外壁上，所述阻尼凸起优选为半圆柱状。此结构允许光伏板安装支架在风载下发生小幅偏转以泄力，同时通过阻尼消耗能量，防止高频振荡。

10、进一步地，各个所述发电单元呈阵列式分布，且单元之间留有通道，既保证了水体能够正常流动，维护水域生态，也为运维小船提供了通行空间。

11、本发明的工作原理与有益效果在于：

12、柔性连接与应力释放：发电单元之间通过橡胶柱等柔性连接件互联，形成了一个刚柔并济的网络。当遭遇风浪时，柔性连接允许单元间产生有限的相对位移，从而有效释放波浪冲击带来的集中应力，避免刚性连接易出现的疲劳破坏，提高了结构的耐久性。

13、自适应姿态调节：控制组件控制器根据环境监测传感器组实时采集的数据，并结合控制线上的拉力计反馈，判断整个矩阵的受力状态。当监测到可能导致阵列过度形变或位移的恶劣条件时，控制器指令控制线收放装置收放不同位置的控制线，主动调整矩阵的形状和受力分布，使之更好地适应外部载荷，保持整体稳定。

14、抗风与缓冲设计：独特的抗风柱组件设计，使得光伏板安装支架在强风下可绕柱体发生轻微转动，并通过阻尼胶套的摩擦耗能，实现了对风载荷的动态响应与缓冲，降低了结构承受的峰值力矩。

15、环境友好与便于运维：阵列中预留的通道保证了水体的交换流通，避免了封闭式浮岛可能导致的水质恶化问题。单元化的设计也使得单个发电单元的维护或更换更为便捷。

16、成本与可靠性平衡：该系统通过相对简单的机械连接和集中的智能控制，实现了复杂的自适应稳定功能，在提升可靠性的同时，有利于控制整体建设和维护成本。

1.一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，所述漂浮盘（1）横截面为六边形结构或三角形结构且其各个侧边依次间隔连接有第一柔性连接部（2）和第二柔性连接部（3）。

3.根据权利要求2所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，所述第一柔性连接部（2）包括第一橡胶柱（4）、硬质插头（5）和弹扣（6），所述第一橡胶柱（4）垂直固定在漂浮盘（1）的侧边且其外端固定连接有硬质插头（5），所述硬质插头（5）上安装有弹扣（6）。

4.根据权利要求2所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，所述第二柔性连接部（3）包括第二橡胶柱（7）、硬质插座（9），所述第二橡胶柱（7）垂直固定在漂浮盘（1）的侧边且其外端固定连接有硬质插座（9），所述硬质插座（9）上开设有弹扣孔（8）。

5.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，所述环境监测传感器组（18）至少包括风速风向仪、波浪传感器和水流传感器。

6.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，所述抗风柱组件包括抗风柱（10）和阻尼胶套（12），所述阻尼胶套（12）和漂浮盘（1）固定连接且与所述抗风柱（10）套接连接，所述抗风柱（10）的一端和漂浮盘（1）转动连接且其另一端和光伏板安装支架（11）固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，所述阻尼胶套（12）的内壁一体成型有若干个沿其长度方向延伸的阻尼凸起（14），所述阻尼凸起（14）过盈贴合在抗风柱（10）的外壁上。

8.根据权利要求7所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，所述阻尼凸起（14）为半圆柱状。

9.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，各个所述发电单元呈阵列式分布。

10.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的漂浮式光伏发电装置，其特征在于，各个所述发电单元之间设有通道（20）。