一种适应大变幅水位悬链线式系泊系统及安装方法与流程

1.本发明属于光伏发电设备技术领域，具体涉及一种适应大变幅水位悬链线式系泊系统及安装方法。


背景技术：

2.目前光伏发电市场飞速发展，但土地资源已经成为现阶段地面光伏电站大力发展的重要限制因素。水上漂浮式光伏电站利用某种水上基台将光伏组件漂浮在水面进行发电，可大力节省土地资源。同时，区别于地面与屋顶光伏，水面光伏由于离水面近，具备发电效率较高、可改善气候及水体生态环境、方便清洗等优点，近年来得到大力发展。
3.锚固系统是水面光伏发电系统不可或缺的部分，通过锚绳一端连接于水底的配重块或桩基，一端连接于阵列，从而保证发电阵列的稳定性。但由于近年来水面光伏逐渐向水库、近海等水域发展，其水位变化通常会非常大，有的甚至达到20-40米，此时锚固系统成为了整个系统的核心制约因素，直接影响到项目能否实施，因此设计一种能适应大变幅水位的高经济性系泊系统至关重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种适应大变幅水位悬链线式系泊系统及安装方法。
5.本发明采用的技术方案是：一种适应大变幅水位悬链线式系泊系统，包括桁架、锚绳、主锚和副锚，所述桁架与浮体连接，所述锚绳用于连接主锚和桁架，所述主锚位于水底或岸上，所述副锚位于主锚和桁架之间，连接在锚绳上。
6.进一步优选的结构，所述桁架包括桁架结构体，所述桁架结构体上设有供锚绳连接的拉环和用于和浮体连接的浮体连接孔，所述锚绳在穿过桁架上的拉环后，通过钢丝绳卡扣进行固定，所述钢丝绳卡扣优选3个，材料可以为镀锌或不锈钢。
7.进一步优选的结构，所述桁架材料不限，可以根据不同的环境条件选择镀锌钢、不锈钢、玻璃钢等材料。
8.进一步优选的结构，所述拉环直径应大于2倍的锚绳直径。
9.进一步优选的结构，所述锚绳材料为有机材料或金属材料，其中有机材料包含尼龙、丙纶等，金属材料包含镀锌钢、不锈钢。
10.进一步优选的结构，当锚绳为金属材质时，锚绳外侧包裹防腐蚀材料，所述材料为聚乙烯或聚四氟。
11.进一步优选的结构，所述主锚为重物，为锚块或桩，需根据水底地质条件及要求确定，所述桩可打在水底或岸边。
12.进一步优选的结构，所述主锚的重量或者桩的长度根据阵列所受极限工况下的风浪流载荷以及锚点数量及分布确定。
13.进一步优选的结构，所述副锚为重物，其数量可以是一个或者多个，其材料不限，
可以为混凝土或者钢等。
14.进一步优选的结构，所述副锚的净重为副锚自身重力减去所受浮力，所述净重根据阵列所受极限风载荷确定，保证在最低水位遇到极限工况时，阵列的水平移动距离在5m以内。
15.进一步优选的结构，所述副锚的位置根据最低水位确定，保证在最低水位时，副锚全部置于水底。
16.进一步优选的结构，所述锚绳的总长度根据最高水位确定，保证在最高水位时，锚绳有0.5m-1m的余量。
17.一种适应大变幅水位悬链线式系泊系统的安装方法，包括以下步骤：
18.步骤1：根据副锚位置，将锚绳特定位置进行打结，然后将锚绳系于主锚上，根据锚固系统布置图将主锚布置在指定位置处；
19.步骤2：在拼装浮体时将桁架安装在浮体上；
20.步骤3：阵列拉至指定位置后，将锚绳另一端固定在桁架上；
21.步骤4：将副锚用短锚绳系好，沿着锚绳滑至锚绳打结处；
22.步骤5：同理，安装其他锚点直至系统安装完毕。
23.本发明所涉及“阵列”指由一定数量的光伏板铺设在浮体上组合而成的独立集合。
24.本发明的有益效果如下：
25.1、本发明所有材料为常规系泊中所用材料，无需定制，采购方便，增加较少的材料即可实现适应水位的目的，经济性好。
26.2、本发明布置较为简单，安装过程较为便利；一旦系泊系统安装完成，后期无需人为干预，运维较为便利。
27.3、本发明可自动给(光伏)阵列施加防偏转的回复力矩，让阵列始终处于偏转角较小的状态，针对本项目水底土壤等特性，优化了锚块底部倾角等形状特征，使锚块更易嵌入土壤，提供额外的摩擦阻力，可提高阵列稳定性，可提高整体发电量。
28.4、本发明利用物理规律自动化适应水位，系统不依赖电源或其他易老化损坏的器件，不用经常更换部件；锚固钢支架、锚绳及紧固件等采用不锈钢材质，系统适应型号、使用寿命长、可靠性高。
29.5、本发明整体抗风浪性能好，充分考虑项目所在风速较大等问题，优化锚点布置，优化阵列东西侧及局部受力，以避免应力集中，保护浮体不受损伤，具有强度高、对耳板保护好、防倾覆效果好、安装方便、维护方便、经济性好等优点；加强钢支架，避免钢支架及锚绳失效；利用超极限风速等恶劣情况下，特定重量的锚块在安全范围内滑移特性，释放强台风带来的破坏性应力，最大化保护阵列在各种工况下的安全。
附图说明
30.图1为本发明实施例1的正常水位示意图。
31.图2为本发明实施例1的最高水位示意图。
32.图3为本发明实施例1的最低水位示意图。
33.图4为本发明实施例2的正常水位示意图。
34.图5为本发明实施例2的最高水位示意图。
35.图6为本发明实施例2的最低水位示意图。
36.图7为本发明实施例3的示意图。
37.图8为本发明桁架结构示意图。
38.其中：1-阵列、2-主锚、3-锚绳、4-副锚、5-水底、6-水面、7-岸、8-桁架、8.1-拉环、8.2-桁架结构体、8.3-浮体连接孔。
具体实施方式
39.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
40.本发明一种适应大变幅水位悬链线式系泊系统，包括桁架8、锚绳3、主锚2和副锚4，桁架8与浮体连接，锚绳3用于连接主锚2和桁架8，主锚2位于水底5或岸7上，副锚4位于主锚2和桁架8之间，连接在锚绳3上。
41.桁架8包括桁架结构体8.2，桁架结构体8.2上设有供锚绳3连接的拉环8.1和用于和浮体连接的浮体连接孔8.3，锚绳3在穿过桁架上的拉环8.1后，通过钢丝绳卡扣进行固定，钢丝绳卡扣优选3个，材料可以为镀锌或不锈钢。
42.桁架8材料不限，可以根据不同的环境条件选择镀锌钢、不锈钢、玻璃钢等材料。
43.拉环8.1直径应大于2倍的锚绳3直径。
44.锚绳3材料为有机材料或金属材料，其中有机材料包含尼龙、丙纶等，金属材料包含镀锌钢、不锈钢。
45.当锚绳3为金属材质时，锚绳外侧包裹防腐蚀材料，材料为聚乙烯或聚四氟。
46.主锚2为重物，为锚块或桩，需根据水底地质条件及要求确定，桩可打在水底或岸边。
47.主锚2的重量或者桩的长度根据阵列所受极限工况下的风浪流载荷以及锚点数量及分布确定。
48.副锚4为重物，其数量可以是一个或者多个，其材料不限，可以为混凝土或者钢等。
49.副锚4的净重为副锚自身重力减去所受浮力，净重根据阵列所受极限风载荷确定，保证在最低水位遇到极限工况时，阵列的水平移动距离在5m以内。
50.副锚4的位置根据最低水位确定，保证在最低水位时，副锚全部置于水底。
51.锚绳3的总长度根据最高水位确定，保证在最高水位时，锚绳有0.5m-1m左右的余量。
52.一种适应大变幅水位悬链线式系泊系统的安装方法，包括以下步骤：
53.步骤1：根据副锚4位置，将锚绳3特定位置进行打结，然后将锚绳3系于主锚2上，根据锚固系统布置图将主锚2布置在指定位置处；
54.步骤2：在拼装浮体时将桁架8安装在浮体上；
55.步骤3：阵列拉至指定位置后，将锚绳3另一端固定在桁架上8；
56.步骤4：将副锚4用短锚绳3系好，沿着锚绳3滑至锚绳3打结处；
57.步骤5：同理，安装其他锚点直至系统安装完毕。
58.实施例1：
59.如图1、图2、图3所示，本发明适应大变幅水位悬链线式系泊系统包括主锚2，锚绳
3，副锚4，桁架8等四个部分。其中主锚2固定于水底5，为阵列提供主要的锚定力，确保在各种工况下，保证阵列在一定范围内运动，主锚2为锚块。锚绳3用于连接阵列和主锚2，同时用于悬挂副锚4。副锚4用于折叠锚绳3，同时给阵列预紧力，保证阵列在一定范围内运动，适应水位变化。桁架8安装于阵列边缘浮体上，用于锚绳3和阵列之间的过渡保护连接。
60.如图1所示，在正常水位情况下，部分副锚4在水底5上，部分锚块4被完全抬升至水体中，此时完全抬升至水体中的锚块4给阵列斜向预紧力，当阵列左右移动时，通过预紧力可使阵列恢复至移动前的位置，保证阵列在一定范围内安全运动。
61.如图2所示，最大水位时，所有副锚4被抬升至水体中以适应大水位，此时锚绳3基本处于整体绷直状态，留有0.5m-1m的余量，此时副锚4同样始终给阵列预紧力，保证阵列在一定范围内安全运动。
62.如图3所示，在最低水位时，所有的副锚4均沉在水底5上，此时副锚4不会给阵列持续的预紧力，但当阵列要往右移动时，会自动受到副锚4给的回复力，同样保证阵列在一定范围内运动。
63.本实施例中，锚绳3为不锈钢材质，外侧包有防老化塑料，进一步保护钢丝绳不被腐蚀。
64.本实施例中，桁架8的形状如图8所示，包含拉环8.1，桁架结构体8.2，浮体连接孔8.3。拉环8.1用于锚绳连接，直径为30mm，桁架结构体8.2材料为不锈钢，浮体连接孔8.3用于和浮体连接。
65.实施例2：
66.图4、图5及图6为实施例2，实施例2与实施例1适应水位变化的原理一致，主要区别是副锚数量为1个，主要优点是施工比较方便，主锚2为锚桩。
67.实施例3：
68.实施例3如图7所示，与实施例1和2不同的是，本实施例中主锚2是置于岸7上上的，通过副锚4对阵列持续的预紧力，可使阵列在不同的水位情况下，均在一定范围内安全运动，从而达到适应水位变化的目的。
69.本发明具备水位适应性广、安装简单、成本低、稳定性好、使用寿命长等特点，特别适用于水位变化非常大的水域，可有效在不同的水位情况下保护阵列。
70.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。