一种新型气膜漂浮型太阳能发电装置的制作方法

1.本实用新型涉及海洋工程领域，具体的说，是涉及一种新型气膜漂浮型太阳能发电装置。


背景技术：

2.随着世界人口的迅速增长，陆地空间越来越拥挤，可开发利用的陆地资源越来越少，在全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下，寻求丰富的资源是发展的必然需求。
3.其中海上太阳能发电装置，是利用海洋空间进行太阳能电池板的搭建，太阳能电池板能够很好地吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，而海洋空间宽广，没有楼宇、山林等遮挡物，日照时间长，发电效率高，故开发和利用海洋空间，成为当今人们关注的重点。
4.目前海上太阳能发电装置最广泛的安装方式是先搭建固定平台及支架，再将太阳能电池板固定安装在该海洋平台上。现有太阳能发电装置抗风浪性能及牢固度不足，在深海海况比较恶劣的环境中存在较大的安全隐患。
5.因此，开发一款能够减缓水波冲击，安全、可靠地漂浮于深海海面上的太阳能发电装置成为业内亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的问题，本实用新型提供一种新型气膜漂浮型太阳能发电装置。
7.本实用新型技术方案如下所述：
8.一种新型气膜漂浮型太阳能发电装置，其特征在于，包括气膜浮体、刚性浮体结构、亲水柔性薄膜和太阳能电池板，所述气膜浮体浸入海底，所述气膜浮体的上膜面与海平面平齐，且该上膜面与所述刚性浮体结构连接，所述刚性浮体结构上表面设置所述亲水柔性薄膜，所述亲水柔性薄膜的上表面平铺设置若干所述太阳能电池板。
9.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述气膜浮体呈左右对称分布，且所述气膜浮体内部设有多个气膜舱，相邻两个气膜舱之间设有柔性间隔内壁。
10.进一步的，对称的两个所述气膜舱相互连通。
11.进一步的，每个所述气膜舱包括多个气密室组成，每个所述气密室均设有分支充气口、排气阀和气压检测装置，所述分支充气口连接充气阀，所述分支充气口、所述排气阀和所述气压检测装置均通过线路与控制计算机连接，控制计算机根据压差控制所述分支充气口和所述排气阀的开启状态。
12.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述气膜浮体的最底层气膜舱内设有压载水。
13.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述气膜浮体的底部中央位置设有重
力平衡阻尼块。
14.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，最外围的太阳能电池板外侧设有若干充气阀，所述充气阀与所述气膜浮体连接。
15.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述刚性浮体结构包括刚性框架和发泡浮板，所述刚性框架固定设置在所述发泡浮板外并将多个所述发泡浮板连接。
16.进一步的，所述刚性浮体结构的最外周上方设有格栅栈道，且所述格栅栈道的外侧边设有防护栏杆。
17.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述刚性浮体结构呈圆形或多边形。
18.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述刚性浮体结构的外侧壁设有系泊组件，所述系泊组件包括系泊链和锚体，所述锚体和所述刚性浮体结构通过所述系泊链连接。
19.根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于：
20.本实用新型通过气膜浮体为太阳能发电装置提供充足的浮力，气膜浮体的上膜面与海平面平齐，将刚性浮体结构托举在海平面以上，当极端情况下气膜浮体完全破坏并无法提供浮力时，刚性浮体结构接触海面继续为太阳能发电装置提供浮力，故本实用新型具有浮力双重保障的效果；另一方面，柔性的气膜浮体与水面直接接触，可消除部分水浪抨击力，刚性浮体结构则为太阳能电池板提供平整的安装面，最终实现将太阳能电池板漂浮安装在海面上；
21.本实用新型的亲水柔性薄膜既能有效增加发电装置与水流附和力，对海浪做出适应性调节，进一步减缓水波的冲击力，还能保持一定湿润度，并通过水蒸汽蒸发作用，适度给太阳能电池板降温，提升太阳能电池板的发电效率；
22.本实用新型的气膜浮体被分割成若干个横竖组合的相互独立的气膜舱，当部分气膜舱由于气候因素或者不可遇见的外力遭受破损时，不会影响整体发电装置的浮力，避免发生沉没；
23.进一步的，本实用新型的气膜舱通过电控系统和气压调节装置，实现系统监测、自动调配气膜浮体内部气压平衡性，调节精度高，平衡反馈更加灵敏，气膜浮体稳定度的保持度更加优异；
24.本实用新型通过气压检测装置和控制计算机，主动改变气膜舱左右两侧的气压差，达到倾斜顶部太阳能电池板朝向的目的，从而使得太阳能发电装置获得更多的太阳能，提升发电效率。
附图说明
25.图1为本实用新型的结构剖视图；
26.图2为图1中a部分的放大图；
27.图3为本实用新型的结构俯视图；
28.图4为图3中b部分的放大图；
29.图5为本实用新型一优选实施例中气膜舱的结构示意图；
30.图6～图8为本实用新型其他实施例的剖视图；
31.图9和图10为本实用新型其他实施例的俯视图。
32.在图中，1、太阳能电池板；
33.2、刚性浮体结构；
34.3、气膜浮体；31、气膜舱；311、气密室；32、充气阀；321、分支充气口；33、排气阀；
35.4、亲水柔性薄膜；
36.5、格栅栈道；
37.6、防护栏杆；
38.7、压载水；
39.8、重力平衡阻尼块；
40.9、系泊组件；91、系泊链；92、锚体。
具体实施方式
41.为了更好地理解本实用新型的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
43.术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
44.如图1～图4所示，一种新型气膜漂浮型太阳能发电装置，包括气膜浮体3、刚性浮体结构2、亲水柔性薄膜4和太阳能电池板1，气膜浮体3浸入海底，且气膜浮体3的上膜面与海平面平齐，且该上膜面与刚性浮体结构2连接，刚性浮体结构2上表面设置亲水柔性薄膜4，亲水柔性薄膜4的上表面平铺设置若干太阳能电池板1。
45.本实用新型的气膜材质一般是聚酯纤维或pvc材料，通过气膜浮体3为太阳能发电装置提供充足的浮力，气膜浮体3的上膜面与海平面平齐，将刚性浮体结构2托举在海平面以上，当极端情况下气膜浮体3完全破坏并无法提供浮力时，刚性浮体结构2接触海面继续为太阳能发电装置提供浮力，故本实用新型具有浮力双重保障的效果；另一方面，柔性的气膜浮体3与水面直接接触，可消除部分水浪抨击力，刚性浮体结构2则为太阳能电池板1提供平整的安装面。
46.本实用新型的亲水柔性薄膜4可以是高密度玻璃纤维布、高强丝基帆布或者其它类似材料，由于其亲水性，能够对水流起到引导作用，从而有效增加发电装置与水流附和力，对海浪做出适应性调节，减缓水波的冲击力；亲水性柔性薄膜还能保持一定湿润度，并通过水蒸汽蒸发作用，适度给太阳能电池板降温，提升太阳能电池板的发电效率。
47.在本实施例中，气膜浮体3呈左右对称分布，且气膜浮体3内部设有多个气膜舱31，相邻两个气膜舱31之间设有柔性间隔内壁，柔性间隔内壁也是采用气膜壁充气的方式，将气膜浮体3分割成若干个横竖组合的相互独立的气膜舱31。当部分气膜舱31由于气候因素或者其他不可遇见的外力遭受破损时，不会影响整体发电装置的浮力，避免发生沉没。
48.在一个优选实施例中，对称的两个气膜舱31相互连通，实现对称联动的关系，当特
殊情况下气膜浮体3发生局部破损，导致该处的气膜舱漏气时，对称连通的气膜舱进行放气，例如左侧的某个气膜舱受损漏气，其对应连通的右侧气膜舱放气，实现整个气膜浮体3依旧保持绝对平衡，从而利于确保太阳能发电装置的朝向角度保持不变，发电效率不受影响。
49.如图6～图8所示，本实用新型的气膜舱对称结构包括横向气膜舱结构，纵向气膜舱结构，还包括横纵结合结构。
50.如图5所示，在一个优选实施例中，每个气膜舱31包括多个小型的气密室311，确保某个气膜舱31的外壁划破后，仅是划破处旁侧的气密室漏气，不至于整个气膜舱漏气，使得气膜舱内仍然具有一定气体。充气阀32的充气管设有多个分别连通每个气密室311的分支，能够单独为每个气密室311进行充气，且每个气密室311设有独立的排气阀33和气压检测装置（图中未示出，下同），充气阀32的分支充气口321、排气阀33和气压检测装置均通过线路与控制计算机连接，控制计算机根据气压检测装置获得两侧的气压值，当检测到两侧气压总和不平衡时，通过对其中一侧进行主动充气或放气，以达到两侧的气压平衡，从而保证气膜浮体两侧气密室提供的浮力相同，实现整个气膜浮体保持平衡。
51.故本实施例通过气压检测装置和控制计算机组成的电控系统，实现系统监测、自动调配气膜浮体内部气压平衡性，调节精度高，平衡反馈更加灵敏，气膜浮体稳定度的保持度更加优异。
52.本实施例通过气压检测装置和控制计算机，还能通过主动改变气膜舱左右两侧的气压差，达到倾斜顶部太阳能电池板朝向的目的，从而获得更高效的发电效果。例如上午时段，通过气膜浮体内部的气压调整，使得一侧的浮力大于另一侧的浮力，浮体结构发生轻微倾斜，太阳能电池板的收光面向东边倾斜；下午时段，令气膜浮体内部气压配置相反，太阳能电池板的收光面向西边倾斜，从而实现本实用新型的太阳能发电装置全天候获得更多的太阳光能。
53.在一个优选实施例中，气膜浮体3的最底层气膜舱31内设有压载水7，起到自然压载平衡的作用，该底层气膜舱31还能用于收集雨水或者蒸汽水供淡水利用。
54.气膜浮体3的底部中央位置设有重力平衡阻尼块8，重力平衡阻尼块8包括一个平衡重块和链条，链条连接平衡重块与气膜浮体3，当海水对气膜浮体3和平衡重块进行扰动时，气膜浮体3和平衡重块之间的摆荡通过阻尼作用逐渐消散并使得发电装置趋于平稳。重力平衡阻尼块8与压载水7的结构设置，使得太阳能发电装置成为“海上不倒翁”。
55.在一个可选实施例中，最外围的太阳能电池板1外侧设有若干充气阀32，充气阀32与气膜浮体3连接，充气阀32可以在安装时，对气膜浮体3进行充气，也可以在定期检修过程中，进行补气。
56.在一个可选实施例中，刚性浮体结构2包括刚性框架和发泡浮板，刚性框架固定设置在发泡浮板外，并将多个发泡浮板连接。刚性框架包括螺栓、钢管的组装结构，刚性框架作为浮体结构的外轮廓，固定在发泡浮板外部，且两个发泡浮板之间利用连接钢管或其他连接件实现对接；发泡浮板为聚氨酯发泡浮板。
57.如图3、图9和图10所示，刚性浮体结构2呈圆形或三角形、四边形等多边形，具体形状依据客户实际需求给予制定。
58.在一个可选实施例中，在刚性浮体结构2的最外周上方设有格栅栈道5，且格栅栈
道5的外侧边设有防护栏杆6。格栅栈道5可供检修人员行走，便于对太阳能发电装置进行维修；防护栏杆6能够为检修人员行走过程提供安全防护，避免其落入海中。
59.在一个可选实施例中，刚性浮体结构2的外侧壁设有系泊组件9，系泊组件9包括系泊链91和锚体92，锚体92和刚性浮体结构2通过系泊链91连接，具体结构为：刚性浮体结构2的外侧壁设有连接耳，系泊链91一端连接在连接耳上，另一端连接锚体92，锚体92为水泥重块或抓力锚。
60.在使用过程中，本实用新型的气膜漂浮型太阳能发电装置为一个单元模块，一个完整的太阳能发电装置总集成由多个发电装置单元模块连接而成，单元模块与单元模块之间柔性连接，中间设置一定数量的防撞橡胶，减少碰撞。
61.综上所述，本实用新型通过气膜浮体和刚性浮体结构，为太阳能发电装置提供双重浮力保障，当极端情况下气膜浮体完全破坏并无法提供浮力时，刚性浮体结构继续为太阳能发电装置提供浮力；亲水柔性薄膜既能实现发电装置对海浪做出适应性调节，减缓水波的冲击力，还能通过水蒸汽蒸发给太阳能电池板降温，提升发电效率。
62.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。