浮体装置及水上光伏电站的制作方法

1.本技术属于电站系统技术领域，具体涉及一种浮体装置及水上光伏电站。


背景技术：

2.太阳能作为一种清洁、无污染、可再生能源，越来越受到人们的青睐。水上光伏电站是利用水上基台将光伏组件串联漂浮在水面进行发电。由于水上光伏电站无需占用土地资源，成为光伏发电领域一种新的发展方向。
3.现有技术中，在水面安装光伏组件时，通常采用金属光伏支架对光伏组件进行固定，金属光伏支架与光伏组件之间悬空支撑。并且，水上光伏电站在建造时通常会根据所处纬度，计算光伏组件的倾角，通过金属光伏支架支撑光伏组件的倾角，以达到最充分的光能转化效率。
4.当前行业内关于光伏板倾角朝向仅考虑电站所处位置，例如，南半球倾角朝向北方，北半球朝向南方。然而，在实际应用中，太阳直射点在一年中随地球自转发生改变，上述光伏组件的单一倾角设置在某些时段使得光伏组件之间相互遮盖，影响发电效率。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的是提供一种浮体装置及电站系统，能够解决现有技术中设置在浮体装置上的光伏组件随地球自转影响光能利用率的问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种浮体装置，漂浮于水面，用于承载光伏组件，包括浮箱和支座，浮箱漂浮于水面，浮箱和支座固定连接，支座设置于浮箱背离水面的一侧；支座包括中心面，中心面沿第一方向垂直于浮箱，从中心面沿第二方向向浮箱的两端延伸，支座的高度逐渐递减；其中，第一方向和第二方向垂直。
8.在本技术实施例中，浮体装置漂浮于水面上，用于承载光伏组件以实现利用光能。浮体装置包括浮箱和支座，浮箱的设置用于漂浮于水面以承载支座和设置在支座上的光伏组件。支座的设置用于为光伏组件提供安装空间，并决定光伏组件设置的倾斜角度。支座包括沿第一方向垂直于浮箱的中心面，从中心面沿第二方向向浮箱的两端延伸，支座的高度逐渐递减，也就是说，从中心面沿第二方向向浮箱的两端延伸使得支座形成了由中间向两侧均向水面方向倾斜的两个斜面，两个斜面为光伏组件提供了设置位置。在本技术实施例中，随着地球的自传，太阳直射点南北移动，设置在两个斜面上的光伏组件无论太阳直射点在哪都可以直接迎接太阳的直射，具有提高发电效率的有益效果。
9.第二方面，本技术实施例提供了一种水上光伏电站系统，包括如前所述的浮体装置。
附图说明
10.图1是本技术实施例中一种浮体装置的结构示意图；
11.图2是本技术实施例中第一子支座的结构示意图；
12.图3是本技术实施例中第二子支座的结构示意图；
13.图4是本技术实施例中盖板的结构示意图；
14.图5是本技术实施例中箱体的结构示意图；
15.图6是本技术实施例中连接件的结构示意图；
16.图7是本技术实施例中另一种浮体装置的结构示意图。
17.附图标记说明：
18.10、浮箱；11、盖板；12、箱体；20、支座；21、中心面；22、第一子支座；221、第一安装面；2211、第一侧；2212、第二侧；23、第二子支座；231、第二安装面；2311、第三侧；2312、第四侧；24、支撑板；30、连接件。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
21.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的一种浮体装置及电站系统进行详细地说明。
22.目前，水上光伏电站作为一种新型的太阳能获得方式，越来越受到人们的青睐。然而低纬度地区的水上光伏电站，太阳直射点在南北回归线之间移动，以北半球低纬度地区为例，单向金属光伏支架倾角朝南，但当北半球进入冬季时，太阳直射点到达北回归线相对于低纬度地区的电站而言此时太阳在北侧，光能利用率下降。
23.参见图1至图7，本技术的实施例提供了一种浮体装置，漂浮于水面，用于承载光伏组件，包括浮箱10和支座20，浮箱10漂浮于水面，浮箱10和支座20固定连接，支座20设置于浮箱10背离水面的一侧；支座20包括中心面 21，中心面21沿第一方向垂直于浮箱10，从中心面21沿第二方向向浮箱10 的两端延伸，支座20的高度逐渐递减；其中，第一方向和第二方向垂直。
24.在本技术实施例中，浮体装置漂浮于水面上，用于承载光伏组件以实现利用光能。浮体装置包括浮箱10和支座20，浮箱10的设置用于漂浮于水面以承载支座20和设置在支座20上的光伏组件。支座20的设置用于为光伏组件提供安装空间，并决定光伏组件设置的倾斜角度。支座20包括沿第一方向垂直于浮箱10的中心面21，从中心面21沿第二方向向浮箱10的两端延伸，支座 20的高度逐渐递减，也就是说，从中心面21沿第二方向向浮箱10的两端延伸使得支座20形成了由中间向两侧均向水面方向倾斜的两个斜面，两个斜面为光伏组
件提供了设置位置。在本技术实施例中，随着地球的自传，太阳直射点南北移动，设置在两个斜面上的光伏组件无论太阳直射点在哪都可以直接迎接太阳的直射，具有提高发电效率的有益效果。
25.在实际应用中，水面上漂浮设置有多个浮体装置，由于斜面的最高点在中心面21上，因此，相邻两个浮体装置之间不会产生相互遮挡，避免了相邻的浮箱10装置上的光伏组件相互遮挡影响发电效率。同时，由于两个斜面的设置使得相邻两个浮体装置之间不会产生相互遮挡，因此，相邻两个浮体装置之间可以抵接，具有减小浮体装置占用场地面积的有益效果。
26.可选地，在本技术实施例中，支座20包括第一子支座2220和第二子支座2320，第一子支座2220包括第一中心面21，第二子支座2320包括第二中心面 21，第一中心面21和第二中心面21均沿第一方向垂直于浮箱10，第一中心面 21和第二中心面21相互抵接；从第一中心面21沿第二方向向浮箱10的一端延伸，第一子支座2220的高度逐渐递减；从第一中心面21沿第二方向向浮箱 10的另一端延伸，第二子支座2320的高度逐渐递减。
27.在本技术实施例中，第一子支座2220和第二子支座2320的设置用于为光伏组件提供安装位置。第一子支座2220包括第一中心面21，第二子支座2320 包括第二中心面21，第一中心面21和第二中心面21均沿第二方向垂直于浮箱 10，并且，第一中心和第二中心面21相互抵接。在第一支座20中，从第一中心面21沿第二方向向浮箱10的一端延伸，第一子支座2220的高度逐渐递减，也就是说，从第一中心面21沿第二方向向浮箱10的一端延伸，使得第一支座20形成了由第一中心面21沿第二方向向水面倾斜的斜面，斜面为光伏组件提供了设置位置。进一步的，在第二支座20中，从第二中心面21沿第二方向向浮箱10的另一端延伸，第二子支座2320的高度逐渐递减，也就是说，从第二中心面21沿第二方向向浮箱10的另一端延伸，使得第二支座20形成了由第二中心面21沿第二方向向水面倾斜的另一斜面，斜面为光伏组件提供了设置位置。在本技术实施例中，随着地球的自传，太阳直射点南北移动，设置在第一子支座2220斜面上的光伏组件和设置在第二子支座2320斜面上的光伏组件可以兼顾南北移动的太阳直射点，无论太阳直射点在哪都可以直接迎接太阳的直射，具有提高发电效率的有益效果。
28.可选地，在本技术实施例中，第一子支座2220包括第一安装面221，第二子支座2320包括第二安装面231，第一安装面221和第二安装面231均为斜面，且沿第二方向相邻设置；
29.第一安装面221包括相对设置的第一侧2211和第二侧2212，第二安装面 231包括相对设置的第三侧2311和第四侧2312；第一侧2211和浮箱10的一侧抵接，第二侧2212和第三侧2311连接，第四侧2312和浮箱10的另一侧抵接。
30.在本技术实施例中，第一安装面221和第二安装面231的设置用于为光伏组件提供安装空间。第一安装面221和第二安装面231均为斜面，且第一安装面221和第二安装面231沿第二方向相邻设置。其中，第一安装面221沿第二方向由第一中心面21向浮箱10的一侧边缘倾斜，第二安装面231沿第二方向由第二中心面21向浮箱10的另一侧边缘倾斜。第一安装面221包括相对设置的第一侧2211和第二侧2212，第二安装面231包括相对设置的第三侧2311和第四侧2312，其中，第一侧2211和第四侧2312的设置用于分别和浮箱10相对设置的两端连接，第二侧2212和第三侧2311相互连接，以实现第一安装面 221和第二安装面231之
间的连接。在本技术实施例中，随着地球的自传，太阳直射点南北移动，设置在第一安装面221上的光伏组件和设置在第二安装面 231上的光伏组件可以兼顾南北移动的太阳直射点，无论太阳直射点在哪都可以直接迎接太阳的直射，具有提高发电效率的有益效果。
31.此外，由于第一安装面221和第二安装面231沿背向倾斜，因此，在太阳照射时，第一安装面221和第二安装面231即使相邻且沿侧边连接，也不会发生相互遮挡的问题，避免设置在第一安装面221上的光伏组件和设置在第二安装面231上的光伏组件相互遮挡影响发电效率，使得光伏组件在设置时可以紧密接触，在占用场地面积相同的情况下，紧密接触的设置方式可以增加光伏组件的设置面积，具有提高发电效率的有益效果。
32.需要说明的是，第一侧2211、第二侧2212、第三侧2311和第四侧2312 均沿第一方向设置。
33.可选地，在本技术实施例中，第一安装面221和浮箱10之间存在第一预设夹角，第二安装面231和浮箱10之间存在第二预设夹角。
34.在本技术实施例中，第一预设夹角和第二预设夹角通常在建造水上光伏电站时会根据所处纬度，计算上述预设夹角，以达到最充分的光能转化效率。
35.在实际应用中，第一预设夹角和第二预设夹角可以相同，也可以不同，具体根据实际情况而定，本实施例对此不作任何限定。
36.可选地，在本技术实施例中，浮体装置还包括多个连接件30，连接件30 设置于第一安装面221和第二安装面231，连接件30与第一安装面221或第二安装面231连接，连接件30用于将光伏组件连接于第一安装面221或第二安装面231。
37.在本技术实施例中，多个连接件30的设置用于实现光伏组件和支座20连接，通过连接件30实现将光伏组件贴合连接于第一安装面221和第二安装面 231。在本技术实施例中，由于第一安装面221和第二安装面231为斜面，且沿背向倾斜，因此，在太阳照射时，第一安装面221和第二安装面231即使相邻且沿侧边连接，随着地球的自传，太阳直射点南北移动，设置在第一安装面 221上的光伏组件和设置在第二安装面231上的光伏组件可以兼顾南北移动的太阳直射点，无论太阳直射点在哪都可以直接迎接太阳的直射，具有提高发电效率的有益效果。
38.需要说明的是，连接件30可以与第一安装面221或第二安装面231固定连接，比如，连接件30可以根据光伏组件的尺寸，预埋在第一安装面221和第二安装面231上，在将浮体装置在设置场地设置完成后，再将光伏组件连接于第一安装面221和第二安装面231。连接件30也可以与第一安装面221和第二安装面231活动连接，比如，在将浮体装置在设置场地设置完成后，与光伏组件的尺寸适配的连接件30将光伏组件连接于第一安装面221和第二安装面 231。
39.还需要说明的是，连接件30可以是卡扣结构、还可以是螺纹连接件30，本实施例对此不作任何限定。
40.还需要说明的是，第一安装面221可以通过一个连接件30和光伏组件连接，也可以通过两个连接件30和光伏组件连接，还可以通过多个连接件30和光伏组件连接，本实施例对连接件30的设置数量不作限定。第二安装面231 可以通过一个连接件30和光伏组件连接，也可以通过两个连接件30和光伏组件连接，还可以通过多个连接件30和光伏组件连接，本实施例对连接件30的设置数量不作限定。
41.可选地，在本技术实施例中，浮箱10包括盖板11和箱体12，箱体12漂浮于水面，盖板11设置于箱体12背离水面的一侧；箱体12和盖板11合围形成内部中空的箱体12。
42.在本技术实施例中，箱体12的设置用于实现在水中承载光伏组件，为了使浮箱10漂浮于水面上，浮箱10的内部掏空以使浮箱10按实际需求高度漂浮于水面。盖板11设置于箱体12背离水面的一侧，箱体12和盖板11合围形成内部中空的箱体12，盖板11的设置用于防止水进入箱体12导致箱体12下成无法满足漂浮高度。
43.需要说明的是，根据水上光伏电站所处位置的环境以及光伏组件的选型情况计算荷载，进一步计算箱体12和盖板11的尺寸。其中，盖板11的形状和尺寸和箱体12相适配，盖板11的厚度可以根据上部荷载(包括支座20和光伏组件)计算获得，盖板11的厚度一般在20mm至25mm之间，同时根据常用光伏组件不同排列顺序可以算得盖板11的最大尺寸可以为5.5m
×
4m。
44.可选地，在本技术实施例中，箱体12为棱台，沿垂直于水面方向从远离水面向靠近水面延伸，棱台平行于水面的截面逐渐减小。
45.在本技术实施例中，箱体12为棱台，且沿垂直于水面方向从远离水面向靠近水面延伸，棱台平行于水面的截面逐渐减小。可以理解的，箱体12是一个上大下小棱台。在本技术实施例中，上大下小的棱台在水上光伏电站安装过程中，具有便于安装，减少相邻的浮体装置之间发生干涉的有益效果。需要说明的是，棱台斜边倾角范围为10
°
～20
°
。
46.可选地，在本技术实施例中，支座20包括至少两个支撑板24，支撑板24 的沿第二方向设置于盖板11背离箱体12的一侧，两个支撑板24沿第一方向间隔设置；
47.从中心面21沿第二方向向浮箱10的两端延伸，支撑板24的高度逐渐递减。
48.在本技术实施例中，支撑板24的设置用于为光伏组件提供安装位置。支撑板24的沿第二方向设置于盖板11背离箱体12的一侧，两个支撑板24沿第一方向间隔设置，且沿第二方向，从中心面21向浮箱10的两端，支撑板24 的高度逐渐递减。也就是说，从第一中心面21沿第二方向向浮箱10的两端延伸，使得支撑板24形成了由第一中心面21沿第二方向向水面倾斜的斜面，斜面为光伏组件提供了设置位置。在本技术实施例中，随着地球的自传，太阳直射点南北移动，设置在两个支撑板24斜面之间的光伏组件可以兼顾南北移动的太阳直射点，无论太阳直射点在哪都可以直接迎接太阳的直射，具有提高发电效率的有益效果。
49.需要说明的是，在实际应用中，如果水上光伏电站所处环境场地风向稳定，可根据常年风将支撑板24的截面方向布置在迎风方向，也就是说，在设置时有风方向和第一方向一致，无风方向镂空减轻了风荷载对光伏组件的影响，也就是说，在设置时，无风方向和第二方向一致。
50.可选地，在本技术实施例中，浮箱10和支座20的材质均为超高性能混凝土。
51.在本技术实施例中，浮箱10和支座20的材质均为超高性能混凝土，在实际应用中，在水上光伏电站设置现场，直接使用超高混凝土浇制形成浮箱10 和支座20，具有施工方便，降低成本的有益效果。
52.需要说明的是，为方便运输，本技术采用工厂生产面板，现场浇筑组装的形式。
53.可选地，在本技术实施例中，还提供了一种水上光伏电站，包括如前所述的浮体装置。
54.在本技术实施例，水上光伏电站包括多个如前所述的浮体装置。浮体装置漂浮于
水面上，用于承载光伏组件以实现利用光能。浮体装置包括浮箱10和支座20，浮箱10的设置用于漂浮于水面以承载支座20和设置在支座20上的光伏组件。支座20的设置用于为光伏组件提供安装空间，并决定光伏组件设置的倾斜角度。支座20包括沿第一方向垂直于浮箱10的中心面21，从中心面 21沿第二方向向浮箱10的两端延伸，支座20的高度逐渐递减，也就是说，从中心面21沿第二方向向浮箱10的两端延伸使得支座20形成了由中间向两侧均向水面方向倾斜的两个斜面，两个斜面为光伏组件提供了设置位置。在本技术实施例中，随着地球的自传，太阳直射点南北移动，设置在两个斜面上的光伏组件无论太阳直射点在哪都可以直接迎接太阳的直射，具有提高发电效率的有益效果。
55.在实际应用中，水面上漂浮设置有多个浮体装置，由于斜面的最高点在中心面21上，因此，相邻两个浮体装置之间不会产生相互遮挡，避免了相邻的浮箱10装置上的光伏组件相互遮挡影响发电效率。同时，由于两个斜面的设置使得相邻两个浮体装置之间不会产生相互遮挡，因此，相邻两个浮体装置之间可以抵接，具有减小水上光伏电站占用场地面积的有益效果。在占地面积相同的情况下，可以设置更多的浮体装置，进而设置了更多的光伏组件，具有提高水上光伏电站发电效率的有益效果。
56.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
57.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。