水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置及其安装方法与流程

1.本发明涉及水利水务和新能源光伏领域，更具体地说它是一种水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置。本发明还涉及这种水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置的安装方法。


背景技术：

2.输水干渠，特别是人工输水干渠，如南水北调中线工程总干渠，由南向北采用自流方式输水，具有人工渠道宽(80m
‑
120m)、距离长(超过1200km)的特点；南水北调中线干渠由于距离长，纬度从33
°
跨越到40
°
，在干渠黄河以北几乎年年都发生冰冻。
3.目前，南水北调中线干渠在冰期输水采用冰盖下输水方式，安全措施则是采用拦冰索；这种方式下，冰期输水效率约为正常时的一半，实际运行时因为流速等原因，冰盖形成困难，容易形成冰塞、冰坝等灾害，实际输水量严重偏低；另外，干渠冰冻会给闸门等控制性设施带来严重的安全隐患，甚至造成永久性破坏；同时南水北调中线干渠的日照环境没有得到利用。
4.因此，研发一种水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置很有必要。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置。
6.本发明的第二目的是提供这种水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置的安装方法。
7.为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置，其特征在于：包括位于输水干渠内，且上端位于水位线以上、下端位于水位线一下的多面体组合板；
8.所述多面体组合板两侧均设置有边界约束装置，多面体组合板顶部有横向压板，多面体组合板由多个空心多面体条状柱互相紧密接触而组成；
9.所述空心多面体条状柱顶部均设置有光伏发电板，空心多面体条状柱内部有加热电阻丝；
10.所述边界约束装置与输水干渠边坡之间有防护式衬板。
11.在上述技术方案中，所述输水干渠两侧均有马道，马道上有光伏储能装置，空心多面体条状柱外部有防水型直流汇流输出互联端子，光伏储能装置通过电缆与防水型直流汇流输出互联端子连接。
12.在上述技术方案中，所述空心多面体条状柱内部有空气压力释放装置，空心多面体条状柱两侧设置有柱体电气端子互联插拔结构。
13.在上述技术方案中，所述空心多面体条状柱为六棱柱体，棱边为圆角，空心多面体条状柱采用食品级聚乙烯透明材料制成。
14.在上述技术方案中，所述边界约束装置为不锈钢材料制成，横向压板为不锈钢材料制成。
15.在上述技术方案中，所述空心多面体条状柱内径为0.1m
‑
0.5m，长度为10m
‑
20m。
16.在上述技术方案中，所述空心多面体条状柱内有与柱体电气端子互联插拔结构连接的逆变器，所述逆变器与光伏储能装置连接。
17.为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
18.步骤1：输水干渠渠道的两个边坡铺设防护式衬板；
19.步骤2：利用防护式衬板的滑板结构向水面铺放空心多面体条状柱，直至形成多面体组合板；通过柱体电气端子互联插拔结构，使各多面体条状柱之间紧密互联、首尾相接，形成水面气隔离结构；
20.步骤3：光伏储能装置设在马道上，光伏储能装置通过电缆与防水型直流汇流输出互联端子连接；完成安装。
21.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
22.1)本发明既能有效隔离漂浮段水面和外界大气，又能利用白天日照进行光伏发电实现全天不间断加热内腔，从而现实包括在高寒地区(
‑
20℃
‑‑
30℃)隔热、防冰冻的目的。
23.2)本发明能有效防止类似南水北调中线工程的输水干渠及更高纬度输水工程在冬季冰冻，从而能替换复杂、被动、效率低的冰盖输水方式，实现干渠冰期正常无冰冻输水，不仅能大幅提高干渠输水效率，而且保障了干渠冰期输水安全，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图。
25.图2为本发明的平面示意图。
26.图3为多面体组合板的结构示意图。
27.图4为多面体组合板的平面示意图。
28.其中，1
‑
输水干渠，11
‑
防护式衬板，2
‑
多面体组合板，21
‑
空心多面体条状柱，211
‑
加热电阻丝，22
‑
光伏发电板，23
‑
柱体电气端子互联插拔结构，3
‑
边界约束装置，4
‑
横向压板，5
‑
马道，51
‑
光伏储能装置。
具体实施方式
29.下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点变得更加清楚和容易理解。
30.参阅附图可知：水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置，本装置在输水干渠1冰期输水条件下使用，包括位于输水干渠1内，且上端位于水位线以上、下端位于水位线一下的多面体组合板2；
31.所述多面体组合板2两侧均设置有边界约束装置3，多面体组合板2顶部有横向压板4，多面体组合板2由多个空心多面体条状柱21互相紧密接触而组成；
32.如图3和图4所示，所述空心多面体条状柱21顶部均设置有光伏发电板22，空心多
面体条状柱21内部有加热电阻丝211；
33.所述边界约束装置3与输水干渠1边坡之间有防护式衬板11。
34.所述输水干渠1两侧均有马道5，马道5上有光伏储能装置51，空心多面体条状柱21外部有防水型直流汇流输出互联端子，光伏储能装置51通过电缆与防水型直流汇流输出互联端子连接。
35.所述空心多面体条状柱21内部有空气压力释放装置，空心多面体条状柱21两侧设置有柱体电气端子互联插拔结构23。
36.所述空心多面体条状柱21为六棱柱体，棱边为圆角，空心多面体条状柱21采用食品级聚乙烯透明材料制成。
37.所述边界约束装置3为不锈钢材料制成，横向压板4为不锈钢材料制成。
38.所述空心多面体条状柱21内径为0.1m
‑
0.5m，长度为10m
‑
20m。
39.所述空心多面体条状柱21内有与柱体电气端子互联插拔结构23连接的逆变器，所述逆变器与光伏储能装置51连接；光伏发电板22产生的直流电通过空心多面体条状柱21内部的正负导体和柱体电气端子互联插拔结构23汇集到逆变器，并从直流逆变到交流，光伏储能装置51收集逆变后的电能，并入地方电网。
40.水面自漂浮多面体组合式光伏发电防冻装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
41.步骤1：输水干渠1渠道的两个边坡铺设防护式衬板11；
42.步骤2：利用防护式衬板11的滑板结构向水面铺放空心多面体条状柱21，直至形成多面体组合板2；通过柱体电气端子互联插拔结构23，使各多面体条状柱21之间紧密互联、首尾相接，形成水面气隔离结构；
43.步骤3：光伏储能装置51设在马道5上，光伏储能装置51通过电缆与防水型直流汇流输出互联端子连接；完成安装。
44.实际使用中，输水干渠1为开敞式输水明渠，输水干渠1渠道为人工混凝土衬砌流道，上方无遮盖；输水干渠1渠道两侧设有运行巡视及运输检修设备用的马道5，马道5两侧设有缓冲保护林带，用以封闭式管理和保障水质安全。
45.空心多面体条状柱21是断面为正六边形的空心薄壁的六棱柱体，采用食品级聚乙烯透明材料和钢化玻璃制成，规格大小可根据输水干渠1渠道的宽度设置；内径为10cm
‑
50cm；六棱柱体分上部和下部两个对称部分，上部设光伏发电板，，下部为透明玻璃。六棱柱体的棱边为光滑的圆角型，以便于多个六棱柱体可以在水面上互相组合，在两侧及顶部的约束下，多个六棱柱体面面之间互相紧密接触，从而形成空气隔离结构；由于采用透明材料、气密封结构，空心多面体条状柱21在有日照的白天利用上部的光伏板发电，并根据柱内空气温度进行加热，从而在和大气隔离的基础上持续加热保温，在高寒地区也能有效防止水面冻结。
46.加热电阻丝211位于空心多面体条状柱21内，用于空心多面体条状柱21内腔的加热；电阻加热电源装置为加热电阻丝211的外输入电源。
47.柱体电气端子互联插拔结构23用于空心多面体条状柱21之间的电气端子无电缆方式下的直接插拔互联。
48.光伏储能装置51为无化学污染和碳排放的燃料电池等储能装置，用于夜间持续加
热柱内空气。
49.空气压力释放装置位于空心多面体条状柱21内，当空心多面体条状柱21内空气压力达到超设定值时的安全压力释放，保护空心多面体条状柱21的结构安全。
50.防护式衬板11用于边界约束装置3在渠坡的固定和防护，提供锚定结构和固定支撑，并便于拆装，不影响干渠渠道坡面，并能实现蜂巢空气罩2快速铺装(滑板敷装)。
51.边界约束装置3用于空心多面体条状柱21铺满并层叠在水面上后，安装于空心多面体条状柱21两侧，用于约束和锚定空心多面体条状柱21，在防止空心多面体条状柱21沿水流滑移的同时，为层叠空心多面体条状柱21提供两侧的边界约束，使空心多面体条状柱21受到侧面的约束力，使空心多面体条状柱21面面之间保持紧密接触。
52.横向压板4用于空心多面体条状柱21铺满并层叠在水面上后，在用于空心多面体条状柱21顶部形成约束和锚定，防止用于空心多面体条状柱21沿水流滑移的同时，为层叠用于空心多面体条状柱21提供顶部的边界约束，使用于空心多面体条状柱21柱面从上部传导一定的约束力，从而使其面面之间紧密接触。
53.冰期结束后，可逆顺序拆卸本装置，在输水干渠1渠道外进行清理后打包封存，待下一个冰期使用。
54.其它未说明的部分均属于现有技术。