流线型水上光伏阵列支架及其安装方法与流程

1.本发明涉及太阳能光伏阵列，尤其涉及一种流线型水上光伏阵列支架及其安装方法。


背景技术：

2.太阳能光伏发电是通过使用太阳能光伏组件系统所形成的阵列接受入射的太阳光，通过光伏转换将光能转换为电能，并收集所产生的电能以供使用的技术。就场地而言，无遮掩的水面也是光伏系统利用太阳能的理想场地。例如，图15示出了一种适合于安装在水面上的光伏阵列支架的简化示意图，它包括光伏组件子系统的光伏面板1100，支撑光伏面板1100的光伏支架1300，浮筒1500，以及将支架1300安装在浮筒1500上的立柱1700。但是，图15所示的水上光伏阵列，其中的光伏面板1100面对同一个方向倾斜，也称单向组件布置，其布置类似于半开闭的百叶窗叶片，遇到大风强风时风荷载体型系数较大，严重时会影响整个阵列支架的安全。其次，前后相邻的光伏面板两者之间的间距必需设置得较大，这样位于后方的光伏面板才不至于被前方向上倾斜的光伏面板挡住阳光，特别是高纬度地区，两者之间的间距会设置得很大，水面利用率大大降低，建设成本大幅度上升。另外，由于光伏面板的朝向统一固定朝南(北纬地区)或朝北(南纬地区)，不能完美适应光伏阵列场地的实际情况，易造成部分水域无法利用或利用率不高的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种流线型水上光伏阵列支架及其安装方法。
4.根据本发明的一个方面，提供一种流线型水上光伏阵列支架，包括布置成矩阵的多个浮筒，并行地设置在该多个浮筒之间的檩条，以及设置在所述檩条上的成对光伏组件，所述成对光伏组件的每对光伏组件基本为镜像地呈倾斜设置。
5.所述成对光伏组件的每对光伏组件包括左侧组件和右侧组件，所述左侧组件和右侧组件的倾斜角度相同或者不相同。
6.所述左侧组件和右侧组件分设在所述浮筒的两侧。
7.所述左侧组件和右侧组件设置在一对浮筒之间。
8.所述每对光伏组件安装时相对所述檩条的水平位置包括有位于较高位置的第一端和位于较低位置的第二端。
9.所述光伏组件的第二端通过组件下座固定在所述檩条上。
10.所述光伏组件的第一端通过组件支撑件连接在所述檩条上。
11.所述光伏组件的第一端通过连接板连接到所述组件支撑件。
12.所述倾斜的角度为大于0小于等于60度。
13.所述倾斜的角度为5至30度之间。
14.所述檩条包括横穿入所述浮筒的主檩条以及安装在所述主檩条上的至少一对副
檩条，所述光伏组件安装在所述副檩条上。
15.所述左侧组件和右侧组件分设在所述主檩条的两侧。
16.所述光伏组件的第二端通过组件连接件固定在所述副檩条上，所述光伏组件的第一端通过组件支撑件连接在所述副檩条上。
17.根据本发明的另一方面，提供一种流线型水上光伏阵列支架的安装方法，包括如下步骤：
18.将多个浮筒在水面上布置成矩阵；
19.将多根檩条并行地横穿入所述浮筒的两侧；
20.将成对的光伏组件安装在所述檩条上，使该成对的光伏组件的每对光伏组件基本为镜像地呈倾斜设置；
21.将该每对光伏组件的第一端通过组件支撑件连接在所述檩条上，并将该每对光伏组件的第二端通过组件连接件和/或组件下座安装在所述檩条上；
22.通过设计和调节所述组件支撑件的高度以调整所述光伏组件的倾斜角度为大于0度小于等于60度。
23.所述方法中，调整所述光伏组件的倾斜角度为5至30度。
24.所述方法中，将每对光伏组件的第一端通过连接板连接到所述组件支撑件。
25.所述方法中，将每对光伏组件的第二端通过组件连接件连接到所述组件下座。
26.所述方法中，通过设计和调节所述组件连接件的高度以调整所述光伏组件的倾斜角度。
27.所述方法中，所述每对光伏组件包括左侧组件和右侧组件，所述左侧组件和右侧组件的倾斜角度相同或不相同。
28.所述檩条包括横穿入所述浮筒的主檩条以及安装在所述主檩条上的至少一对副檩条，所述方法包括将所述光伏组件安装在所述副檩条上。
29.根据本发明的流线型水上光伏阵列支架，可以充分适应自然风的运动特性，大大降低整个光伏阵列支架所经受的风荷载，保证支架的安全稳定。而且，相邻光伏组件之间的间隙可以大大缩小，亦即，充分利用光伏组件之间的空隙，光伏组件的密集度可以大大提高，由此提高了水域面积的利用率，增加了产能。进一步，由于光伏组件的采光适应性极强，且光伏组件倾角可根据需要而变化，可以根据具体的水域环境和场地灵活地进行360度全方位的朝向设计，大大方便了光伏阵列的安装和维护。
30.附图简述
31.图1是表示根据本发明的一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的示意图。
32.图2是表示图1所示光伏阵列支架中一组光伏支架的立体透视示意图。
33.图3是表示图2所示光伏支架的局部放大示意图。
34.图4是表示图2所示光伏支架沿檩条的长度方向的示意图。
35.图5是表示图4所示光伏支架的局部放大示意图。
36.图6是表示根据本发明的另一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的示意图。
37.图7是表示图6所示光伏阵列支架中一组光伏支架的示意图。
38.图8是表示图7所示光伏支架的局部放大示意图。
39.图9是表示图8所示光伏支架的一个组件下座的示意图。
40.图10是表示图8所示光伏支架的一个组件支撑件的示意图。
41.图11是表示根据本发明的另一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的示意图。
42.图12是表示图11所示光伏阵列支架的局部放大示意图。
43.图13是表示图11所示光伏阵列支架的光伏组件安装示意图。
44.图14是表示图13所示光伏阵列支架的光伏组件的局部放大示意图。
45.图15是表示现有技术的一种光伏阵列支架的示意图。
具体实施方式
46.结合参考在附图中示出和在以下描述中详述的非限制性实施例，可以更完整地理解本技术的多个技术特征和细节。并且，以下描述忽略了对公知的原始材料、处理技术、部件以及设备的描述，以免不必要地混淆本技术的技术要点。然而，本领域技术人员将会理解到，在下文中描述本技术的实施例时，描述和特定示例仅作为说明而非限制的方式来给出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
47.图1是表示根据本发明的一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的示意图，图2是表示图1所示光伏阵列支架中一组光伏支架的立体透视示意图。结合参见图1和图2，该流线型水上光伏阵列支架包括至少一对浮筒，较佳的例如为矩形浮筒11，例如平行地设置在该一对矩形浮筒11之间的檩条12，以及设置在所述檩条12上的成对光伏组件13，所述成对光伏组件13的每对光伏组件大致为镜像地呈倾斜设置，为一种流线型的设计。
48.图3是图2所示光伏支架的局部放大示意图，图4是表示图2所示光伏支架沿檩条的长度方向的示意图，图5是图4所示光伏支架的局部放大示意图。结合参见图3至图5，矩形浮筒11例如由泡沫材料作为主体，外表面例如包覆铝合金板。浮筒11的侧面例如沿横向开有通孔，用以穿设檩条12。虽然图中所示的通孔为方形形状，但是，本领域的技术人员可以理解，通孔的形状可以根据檩条12的截面而定，它例如可以是方形，也可以例如是圆形或其它的形状。较佳地，檩条12在靠近浮筒11的侧面例如沿横向开有通孔，用以穿设一销钉或螺钉121，使其与浮筒11予以定位防止从后者滑出。本领域的技术人员可以理解，浮筒11例如通过锚链固定在水面。
49.设置在檩条12上的成对光伏组件13的每对檩条例如分设在矩形浮筒11的两侧，其中，每对光伏组件13安装时相对所述檩条12的水平位置包括有位于较高位置的第一端132和位于较低位置的第二端131。光伏组件13的第二端131通过组件下座135固定在檩条12远离浮筒11的位置上，较佳的，该第二端131例如通过组件连接件134连接到该组件下座135。光伏组件13的第一端132例如位于靠近浮筒11的上方。分设在浮筒11两侧的每对光伏组件13例如包括左侧组件137和右侧组件138，它们的第一端132例如通过组件支撑件136连接在檩条12上。支撑件136例如采用v字形的金属件，其底部例如通过螺栓或铆钉等连接件安装在檩条12靠近浮筒11的位置，其两侧顶部例如通过铆钉或螺栓等连接件与光伏组件13的第一端132连接在一起。可以将光伏组件第一端132的水平位置设置得比组件第二端131的水平位置较高，较佳的使得光伏组件13的面板与檩条12之间的夹角为大于0度小于等于60度，较佳的，该夹角例如设置为5至30度之间。本领域的技术人员可以理解，光伏组件的倾角可以通过设计和调整组件支撑件136和/或组件连接件134的高度而调节。上述方案中，左侧组件137和右侧组件138分设在浮筒11的两侧，亦即，浮筒11大致位于左侧组件137和右侧组件
138的中间区域。本领域的技术人员可以理解，浮筒11例如也可以位于上述中间区域的偏左或偏右的位置。
50.根据本发明的流线型水上光伏阵列支架，可以充分适应自然风的运动特性，大大降低整个光伏阵列支架所经受的风荷载，保证支架的安全稳定。例如，当支架上的左侧组件137迎风时，其受到自然风经过时产生的正压力，与此同时，右侧组件138则受到自然风经过时产生的负压力，但因为两者相对浮筒11采取的镜像设置呈流线型的样式，故对风运动的阻碍大大降低，从而进一步降低了包括水下锚固定系统受风荷载的影响，保证光伏阵列的可靠运行。
51.尤其是，成对光伏组件13采用基本为镜像呈流线型的设置，左侧组件137和右侧组件138相互之间避免了遮挡，不管光伏组件13位于哪个朝向，均能充分地吸收到太阳光，即便左侧组件137处于太阳光最佳接受角度时，右侧组件138也能达到接近最佳接受的效果，故最大限度地降低发电量的损失。
52.结合参见图1至图5，根据本发明的一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的安装方法包括：在水面上布置一个浮筒阵列，所述浮筒阵列包括多个浮筒，较佳的例如为并列的矩形浮筒11；将多根并行的檩条12沿浮筒11的两侧横穿其中，例如使檩条12的长度方向与矩形浮筒11的长度方向相垂直；沿檩条的长度方向安装成对的光伏组件13，该成对的光伏组件13的每对光伏组件例如分设在矩形浮筒11的两侧，该每对光伏组件13例如包括基本为镜像地呈倾斜设置的左侧组件137和右侧组件138；将左侧组件137的第一端132与右侧组件139的第一端132通过组件支撑件136连接在檩条12上靠近浮筒11的位置，并将左侧组件137的第二端131和右侧组件138的第二端131通过组件连接件134和组件下座135安装在檩条12远离浮筒11的位置上；较佳地，通过设计和调整组件支撑件136和/或组件连接件134的高度即可调整光伏组件的倾角，例如，可以将光伏组件13的面板与檩条12之间的夹角设置为大于0度小于等于60度，较佳地，该夹角例如为5至30度。
53.本领域的技术人员可以理解，由于檩条12是沿水平面穿设在矩形浮筒之间，故光伏组件13的面板与檩条12之间的夹角也就是光伏组件面板与水面之间的倾角。
54.图6是表示根据本发明的另一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的示意图，图7是表示图6所示光伏阵列支架中一组光伏支架的示意图。结合参见图6和图7，该流线型水上光伏阵列支架包括布置成矩阵的至少一对浮筒，较佳的例如为矩形浮筒11，并行设置在该一对矩形浮筒11之间的檩条12，以及设置在所述檩条12上的成对光伏组件13，所述成对光伏组件13的每对光伏组件基本为镜像地呈倾斜设置，为一种流线型的设计。
55.图8是图7所示光伏支架的局部放大示意图，图9是表示图8所示光伏支架的一个组件下座的示意图，图10是图8所示光伏支架的一个组件支撑件的示意图。结合参见图7至图10，矩形浮筒11例如由泡沫材料作为主体，外表面例如包覆铝合金板。浮筒11的侧面例如沿横向开有通孔111，用以穿设檩条12。较佳地，檩条12在靠近浮筒11的侧面例如沿横向开有通孔，用以穿设一销钉或螺钉121，使其与浮筒11予以定位防止从后者滑出。
56.檩条12的两端穿设在一对矩形浮筒11的两侧，其中，成对光伏组件13的每对光伏组件例如包括左侧组件137和右侧组件138，它们的第一端132例如通过组件支撑件136连接在一起并例如固定在檩条12的中央，它们的第二端131例如紧邻该一对浮筒11分别设置。较佳的设置支撑件136的高度，使得光伏组件13的面板与檩条12之间的夹角为大于0度小于等
于60度，较佳的为5至30度之间。
57.具体的，光伏组件13的第二端131例如通过组件下座135紧邻浮筒11设置。组件下座135例如包括下座固定件1351和下座支承件1352，其中，下座固定件1351例如套箍在光伏组件13的外周围，下座支承件1352的主体例如通过铆钉或螺栓等连接件与下座固定件1351连接，其边侧例如通过铆钉或螺钉等连接件与光伏组件13的第二端131固定连接。光伏组件13的左侧组件137和右侧组件138的第一端132例如通过连接板133连接在一起并予以固定，较佳的，连接板133通过一支撑件136固定在檩条12的中央部位。支撑件136例如采用v字形的金属件，其底部例如通过箍件1361套箍在檩条12的中央位置，其两侧顶部例如通过铆钉或螺栓等连接件与光伏组件13的第一端132连接在一起。
58.结合参见图6至图10，根据本发明的另一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的安装方法包括：在水面上布置一个浮筒阵列，所述浮筒阵列例如包括多个并列的矩形浮筒11；将多根并行的檩条12沿浮筒11的两侧横穿其中；沿檩条的长度方向安装成对光伏组件13，该成对光伏组件13的每对光伏组件例如包括基本为镜像地呈倾斜设置的左侧组件137和右侧组件138；将左侧组件137的第一端与右侧组件139的第一端例如通过连接板133连接，连接板133例如通过一支撑件136固定在檩条12相对两侧矩形浮筒11的中央部位；将左侧组件137的第二端和右侧组件138的第二端通过组件下座135安装在檩条12上；通过调整支撑件136的高度可以将光伏组件13的面板与檩条12之间的夹角设置为大于0度小于等于60度。较佳的，该夹角可以设置为5度至30度。
59.本领域的技术人员可以理解，由于檩条12是沿水平面穿设在矩形浮筒之间，故光伏组件13的面板与檩条12之间的夹角也就是该面板与水面之间的倾角。
60.较佳地，例如可以通过连接板133调节左侧组件137的第一端与右侧组件138的第一端之间间隙的大小，也可以通过该连接板133适当调整组件137、138的面板与檩条12之间的夹角。
61.图11是表示根据本发明的另一个实施例的流线型水上光伏阵列支架的示意图，图12是表示图11所示光伏阵列支架的局部放大示意图。结合参见图11和图12，该水上光伏阵列支架包括至少一对矩形浮筒11，横穿入该对矩形浮筒的主檩条112，安装在该主檩条上并与所述矩形浮筒并行设置的一对副檩条114，以及设置在所述副檩条114上的光伏组件13，所述光伏组件13大致为两两镜像地呈倾斜设置，为一种具有镜像型组件的的设计。
62.具体的，矩形浮筒11例如由泡沫材料作为主体，外表面例如包覆铝合金板。图中所示浮筒11的横截面虽然为矩形，但本领域的技术人员可以理解，浮筒11的横截面例如也可以是圆形、椭圆形等形状。浮筒11的侧面例如沿横向开有通孔111，用以穿设主檩条112。虽然图中所示的通孔111为方形形状，但是，本领域的技术人员可以理解，通孔111的形状可以根据主檩条112的截面而定，它例如可以是方形，也可以例如是圆形或其它的形状。较佳地，主檩条112在靠近浮筒11的侧面例如沿横向开有通孔，用以穿设一销钉或螺钉(未图示)，使其与浮筒11予以定位防止从后者滑出。
63.在主檩条112靠近两侧浮筒11的位置上，例如横向地安装至少一对副檩条114。较佳的，多组光伏组件13沿着矩形浮筒11的长度方向(亦即副檩条114的长度方向)设置在一对副檩条上。本领域的技术人员可以理解，在一对矩形浮筒11之间例如可以在主檩条112上，横向地安装两对或两队以上的副檩条114，亦即，在一对矩形浮筒11之间例如可以沿其
长度方向并排地设置多组光伏组件13。
64.图13是表示图11所示光伏阵列支架的光伏组件安装示意图，图14是表示图13所示光伏阵列支架的光伏组件的局部放大示意图。结合参见图11至图14，较佳地，设置在副檩条114上的多组光伏组件13的每组光伏组件例如分设在主檩条112的两侧，其中，光伏组件13的低侧(也称第二端)131例如通过组件连接件134固定在副檩条114上，光伏组件13的高侧(也称第一端)132例如位于靠近主檩条112的上方。每组光伏组件13例如包括左侧组件137和右侧组件138，它们的高侧132例如通过组件支撑件136固定在副檩条114上。支撑件136例如采用t字形的金属件，其底部例如通过螺栓或铆钉等连接件安装在副檩条114靠近主檩条112的位置，或者将其与主檩条112和副檩条114固定在一起，其顶部两侧例如通过铆钉或螺栓等连接件1366与每组光伏组件13的高侧132连接在一起。
65.根据本发明的一个较佳实施例，可以将光伏组件13的高侧132的水平位置设置得比组件低侧131的水平位置较高，较佳的使得光伏组件13的面板与副檩条114之间的夹角为大于0度小于等于60度，较佳的，该夹角例如设置为5至30度之间。本领域的技术人员可以理解，光伏组件的倾角可以通过设计和调整组件支撑件136和/或组件连接件134的高度而调节。上述方案中，左侧组件137和右侧组件138分设在主檩条112的两侧，亦即，主檩条112大致位于左侧组件137和右侧组件138的中间区域。本领域的技术人员可以理解，主檩条112例如也可以位于上述中间区域的偏左或偏右的位置。
66.根据本发明的水上光伏阵列支架，可以充分适应自然风的运动特性，大大降低整个光伏阵列支架所经受的风荷载，保证支架的安全稳定。例如，当支架上的左侧组件137迎风时，其受到自然风经过时产生的正压力，与此同时，右侧组件138则受到自然风经过时产生的负压力，但因为两者相对采取的镜像设置呈一种流线型的样式，故对风运动的阻碍大大降低，从而进一步降低了包括水下锚固定系统受风荷载的影响，保证光伏阵列的可靠运行。
67.尤其是，光伏组件13采用两两镜像地呈倾斜的设置，左侧组件137和右侧组件138相互之间避免了遮挡，不管光伏组件13位于哪个朝向，均能充分地吸收到太阳光，即便左侧组件137处于太阳光最佳接受角度时，右侧组件138也能达到接近最佳接受的效果，故最大限度地降低发电量的损失。
68.综上所述，光伏组件13的面板与水面之间的倾角可以根据光伏阵列的施工项目在具体水域的实际环境，例如项目所在地的光照条件和经纬度等因数而设置。例如，项目的坐标为北纬n1
°
16
′
东经e103
°
50
′
，海拔6米，采用如图11所示的传统的单向光伏组件朝南布置例如倾角为5度时，年发电小时数例如为1551.9小时；而采用根据本技术的流线型水上光伏阵列支架，当成对光伏组件朝南朝北布置例如倾角为5度时，年发电小时数为1561.5小时。较佳的，采用根据本技术的流线型水上光伏阵列支架，当成对光伏组件朝东朝西布置例如倾角为5度时，年发电小时数为1562.9小时。
69.根据本发明的流线型水上光伏阵列支架，成对光伏组件13的左侧组件137和右侧组件138由于采用倾斜的大致呈镜像对称设置，克服了一侧组件遮挡另一侧组件接受阳光的问题，故相邻光伏组件13之间的间隙可以大大缩小，亦即充分利用原因遮挡问题而产生的间隙，光伏组件13的密集度可以大大提高，由此提高了水域面积的利用率，增加了产能。而且，这种流线型的水上光伏阵列支架，由于光伏组件的采光适应性极强且光伏组件倾角
可根据需要而变化，故克服了现有技术的光伏组件的朝向固定的约束，可以根据具体的水域环境和场地灵活地进行360度全方位的朝向设计，大大方便了光伏阵列的安装和维护。
70.在一个较佳的实施例中，成对光伏组件的左侧组件137和右侧组件138各自的面板与檩条12之间的倾角可以相同或者不相同，但大致上仍呈镜像的设置。例如，当施工项目地处赤道附近或低纬度地区时，左侧组件和右侧组件的倾角可以设置得相同，而当项目地处高纬度地区时，为了避免组件遮荫情况的发生，可以将背对阳光的一侧组件的倾角设置得比正对阳光的一侧组件的倾角较小些，以提高其发电量。总之，根据本发明的流线型水上光伏阵列支架，成对光伏组件的倾角可以根据安装现场的具体情况，包括地理位置、水域环境、阳光照射和风向风力等因素而灵活调整。
71.以上虽然已经按照优选实施例描述了本技术，但根据本技术的上述构思，本领域普通技术人员可对本技术中描述的装置进行多种变型而不背离本技术的概念、精神和范围。此外，可对本技术所公开的装置做出修改，并实现相同或相似的结果。对本领域普通技术人员显而易见的所有这些相似的替代和修改均被视为在由所附权利要求所限定的本技术的精神、范围以及概念以内。