用于组装可在水面上操作的光伏结构的方法与流程

1.本技术涉及一种漂浮光伏结构，所述漂浮光伏结构包括在所述结构的光伏面板下伸展的篷布，并且涉及将此类结构安装在水面上。


背景技术：

2.漂浮光伏设施发电市场正蓬勃发展，2017年至2020年间安装了约2gw的电力。实际上，此技术提供许多优点，特别是由于水生环境所提供的冷却、不合需要的藻类生长或蒸发的减少或一些水生环境中的较慢水流而引起的光伏面板效率增加。其还允许对原本不可开发的环境进行生产性开发，例如在旧煤矿被淹没以允许部署漂浮发电厂的情况下。
3.在此上下文中，本技术人已提交专利申请fr1761770，其涉及包括一个或多个双面光伏面板的漂浮光伏模块，以及组装在所述模块的框架上的反光体装置，从而使得有可能增加其上放置有所述模块的水面的反照率且因此增加所述模块的电力生产效率。
4.在一个实施例中，反光体装置包括一个或多个篷布，所述篷布可在所述模块上方伸展以帮助稳定所述模块。
5.在此情况下，合适的是提出一种用于将一个或多个模块安装在目的地水面上的方法，所述方法允许确保篷布一旦在水上就保持绷紧以便优化其效率。实际上，不拉紧会导致篷布上出现积水。这会促使藻类的生长，由此会减少篷布上的光通量反射且因此降低电力生产效率。这还会吸引鸟类，鸟类的存在且尤其是鸟类的粪便会引发漂浮光伏结构的已知问题(遮蔽、热斑、腐蚀作用)。


技术实现要素：

6.鉴于以上内容，本发明的目标是提出一种用于组装具备绷紧篷布的漂浮光伏结构的方法，其确保拉紧篷布，尤其是在结构安装在水面上的情况下。
7.另一目标是提供一种简单且快速实施的组装方法。
8.另一目标是在结构安装于水面上之后通过便于接近面板来促进维护。
9.另一目标还关于水生生态系统。
10.在这点上，提出一种用于组装能够安装在目的地水面上的电力生产结构的方法，所述电力生产结构包括能够漂浮的多个模块，每一模块包括框架以及安装在所述框架上的至少一个光伏面板，所述结构进一步包括在至少两个邻近模块的光伏面板下伸展的至少一个篷布，所述方法包括：
[0011]-供应第一模块，所述第一模块包括固定到其上的至少一个篷布，所述篷布在主方向上具有比所述第一模块的框架的一侧的长度大的长度且在初始折叠或卷起配置中固定到所述框架，使得能够至少在从所述初始配置开始的所述主方向上展开所述篷布的长度，
[0012]-在所述篷布的主方向上将至少一个额外模块定位成邻近于所述第一模块，
[0013]-将所述额外模块组装到所述第一模块，以及
[0014]-将所述第一模块的每一篷布展开且固定到除所述第一模块外的模块的框架，并
且拉紧每一篷布。
[0015]
有利地但任选地，用于组装漂浮结构的所述方法进一步包括以下特征中的至少一者。
[0016]
在一些实施例中，所述方法可进一步包括将所述第一模块安装在所述水面上、定位、组装至少一个额外模块和将正实行的每一篷布展开在所述水面上的步骤。
[0017]
在一些实施例中，所述方法可进一步包括将在拉紧每一篷布之后获得的所述结构安装在所述水面上，或在展开每一篷布之前将组装的所述第一模块和每一额外模块安装在所述水面上。
[0018]
在一些实施例中，每一模块的每一光伏面板是包括彼此相对的两个电力生产面的面板，并且每一篷布为反光的。
[0019]
在一些实施例中，在所述初始配置中，所述篷布包括固定到所述第一模块的中心条带且所述篷布的两端卷起或折叠，并且所述方法包括在所述篷布的主方向上将至少一个额外模块组装在所述第一模块的每一侧上、展开所述篷布的每一端以及将所述篷布的每一端固定到相应模块。
[0020]
在一些实施例中，在不需要所述框架中的孔的情况下实施篷布到模块的框架的附接。
[0021]
在一些实施例中，所述第一模块包括在垂直于每一篷布的主方向的方向上紧邻彼此固定的若干篷布，并且所述方法包括在所述篷布的共同主方向上展开所述篷布中的每一者。
[0022]
在一些实施例中，供应所述第一模块包括：
[0023]-供应所述第一模块的框架，
[0024]-将所述篷布的一部分固定到所述第一模块的框架，并且卷起或折叠所述篷布的至少一个剩余长度且将所述篷布维持在此配置中，以及
[0025]-将每一光伏面板固定到所述第一模块的框架。
[0026]
根据另一目标，还提出一种能够安装在目的地水面上的电力生产结构，其包括组装到彼此的多个模块，每一模块能够漂浮在水面上且包括框架和安装在所述框架上的至少一个光伏面板，
[0027]
所述结构进一步包括在至少两个邻近模块的光伏面板下伸展的至少一个篷布，每一篷布的端部固定到不同模块。
[0028]
在一些实施例中，此结构是通过实施根据以上描述的方法获得的。
[0029]
在一些实施例中，所述篷布可为反光的。
[0030]
在一些实施例中，每一光伏面板可包括彼此相对的两个电力生产面。
[0031]
在一些实施例中，每一篷布能够支撑至少一个操作者的重量。
[0032]
在一些实施例中，每一篷布由包括一组规则分布的通孔的织物形成，所述通孔适用于透射入射在所述织物上的部分光。
[0033]
在一些实施例中，每一篷布和/或每一模块包括用于将篷布固定到框架而不需要孔的紧固装置，或篷布拉紧装置。
[0034]
根据另一目标，还描述了一种漂浮光伏发电厂，其包括组装在一起的根据以上描述的至少两个结构。
[0035]
在一些实施例中，所述光伏发电厂进一步包括插入在两个邻近结构的模块的框架之间的至少一个格栅。
[0036]
在一些实施例中，所述漂浮光伏发电厂可进一步包括在两个邻近结构的模块框架之间的不具有篷布的至少一个间隙。
[0037]
根据另一目标，还描述了一种能够漂浮在水面上的电力生产模块，所述模块包括框架、安装在所述框架上的至少一个光伏面板以及固定在所述框架上的至少一个篷布，所述篷布在主方向上具有比所述框架的一侧的尺寸大的长度、在折叠或卷起配置中固定到所述框架，使得能够在从所述配置开始的所述主方向上展开所述篷布的长度。
[0038]
所提出的方法允许简化可在水面上操作的光伏结构的组装，且一旦所述结构在水上就确保拉紧篷布，其条件是将篷布预组装到模块并且此模块在展开所述篷布并将其固定到其它模块之前组装到陆地上的其它模块。相同篷布固定到至少两个不同模块，这通过减少附接步骤的数目且通过稳定整个结构来简化安装过程。在所述结构在水面上操作的情况下，第一模块和额外模块可在组装且展开篷布之前放置在水上，这消除了旨在将完全预组装光伏结构安装在所述水面上的复杂操控。
[0039]
在篷布为反光的情况下，并且尤其当模块为双面时，其因此有助于增加光伏结构的生产效率。
[0040]
另外，将如此获得的织物拉紧可允许操作者直接在织物上行走从而以简单方式接近所述模块以便实行维护或修复操作。这允许消除通常用于使得人员能够接近光伏面板的格栅或其它走道，并且因此允许减小结构的重量和其成本。
[0041]
因此能获得较大结构，且可选择呈带孔或网状织物形式的篷布以便允许一些光透过且因此保护底层水生环境。
附图说明
[0042]
在阅读以下详细描述后且在分析附图后，其它特征、细节和优点将变得显而易见，在附图中：
[0043]
图1a
[0044]
[图1a]示意性地表示具有在第一模块的两侧上的两个其它模块的第一模块的示范性组装。
[0045]
图1b
[0046]
[图1b]示意性地表示篷布在图1a的组装的模块上方展开。
[0047]
图2a
[0048]
[图2a]示意性地表示第一模块到另一邻近模块的另一示范性组装。
[0049]
图2b
[0050]
[图2b]示意性地表示篷布在图2a的组装的模块上方展开。
[0051]
图2c
[0052]
[图2c]示意性地表示两个模块的组装以及篷布的展开的另一实施例。
[0053]
图3
[0054]
[图3]示意性地表示通过组装若干结构获得的发电厂。
[0055]
图4a
[0056]
[图4a]展示将模块所承载的扭锁紧固件插入到布置在篷布中的孔眼中。
[0057]
图4b
[0058]
[图4b]展示扭锁紧固件的旋转以将篷布保持固定在模块上。
[0059]
图4c
[0060]
[图4c]篷布，所述篷布具备用于将其附接到模块的管状加强元件的u形螺栓以及用于将其拉紧的棘轮带。
[0061]
图5
[0062]
[图5]展示根据一个实施例的用于安装漂浮电力生产结构的方法的主要步骤。
具体实施方式
[0063]
参考图1a至2c，现将描述一种用于组装电力生产结构10的方法，所述电力生产结构包括组装在一起的若干模块100。结构10适用于安装在目的地水面上且在所述目的地水面上运行：因此，其能够漂浮。
[0064]
水面可例如由天然或人工湖泊、池塘、所存储的水资源或甚至海洋表面形成，优选地在较少暴露于波浪和水流的位置中形成，例如在港口、海湾、泻湖等中形成。
[0065]
每一模块100自身能够漂浮在水面上。其包括框架110和安装在框架110上的至少一个光伏面板120。每一模块优选地包括安装在框架上的多个光伏面板，例如在两个与十个面板之间，例如在四个与八个面板之间。相同模块的光伏面板彼此电连接，通常以串联方式电连接。
[0066]
框架110包括适合于与水面接触且适合于确保模块漂浮的底座111，以及用以支撑光伏面板120的支撑结构112，所述支撑结构与所述底座形成整体，例如安装在所述底座上。
[0067]
底座111可例如由一个或多个笔直和/或曲线型圆柱形元件113形成。每一圆柱形元件可为管状的，意味着其横截面为中空的，以改进框架的漂浮。圆柱形元件的横截面为任何形状，例如圆形。底座111优选地由足够轻以确保模块漂浮的材料制成，所述材料例如为复合或聚合材料，诸如聚乙烯或pvc。替代地，底座111还可由较轻且耐腐蚀的金属或金属合金制成，所述金属或金属合金例如为铝或zn-mg-al合金。
[0068]
在一个实施例中，在图2a中展示实例，底座由一组管状元件形成，所述管状元件彼此连接且限定封闭构架，例如形状上为正方形或矩形。任选地，底座还可在此构架内包括界定所述构架内的若干封闭电池且加固所述构架的一个或多个横杆。
[0069]
在另一实施例中，在图1a中展示实例，框架的底座包括若干平行圆柱形元件，这些元件各自紧固到光伏面板支撑结构112且通过结构112刚性地彼此连接。
[0070]
支撑结构112有利地适用于将光伏面板保持在相对于水面的平面形成0
°
与40
°
之间的角度的平面中。此角度取决于场所的安装纬度。举例来说，对于法国大陆，此角度优选地在25
°
与35
°
之间，且更有利地等于30
°
，这对应于最大光伏转换效率的位置。在更接近赤道的纬度中，此角度可更小，甚至接近0
°
。支撑结构112因此适用于允许其组装到框架的底座且形成光伏面板的支撑表面，使得有可能在倾斜平面中附接这些面板。
[0071]
在一些实施例中，支撑结构112还适用于提供光伏面板相对于水面的至少20cm的海拔，一旦光伏面板安装在结构112上，就在光伏面板的最低点测量海拔。在一些实施例中，取决于与结构112的安装场所相关的约束(尤其是暴露于风)，面板相对于水面的海拔可在
20cm与1.50m之间，且例如在20cm与50cm之间。
[0072]
支撑结构可有利地由例如铝等轻金属或由例如聚乙烯或pvc等复合材料或聚合材料形成。支撑结构可由与框架底座相同的材料形成。
[0073]
在一个实施例中，一个或多个光伏面板为双面的，意味着其包括彼此相对且至少部分地覆盖有光伏电池的两个主表面，所述光伏电池适合于经由光伏效应从光子产生电力。如上文所提及，两个主表面是与面板相对于水平面的倾斜平面平行的面板表面。其因此包括所谓的上部面以及所谓的下部面，所述上部面朝向天空定向以便直接接收来自太阳的光，所述下部面朝向其上放置有模块的水面定向以便接收反光表面上反射的光子，所述反光表面例如为水面或在面板下伸展的篷布。
[0074]
所述结构还包括固定到设施10的构成模块且在面板下伸展的至少一个篷布130，此篷布使得有可能加固所述设施。篷布130还可适用于增加光朝向光伏面板的反射，尤其是在这些面板为双面的情况下。在此情况下，篷布有利地为高度反光的。举例来说，其可为白色的，这是通过由白色材料制成或被刷成白色或者通过由反光材料制成，所述反光材料尤其为银色表面的，例如mylar
tm
。
[0075]
在一个有利实施例中，每一篷布一旦绷紧就可能够支撑至少一个操作者的重量，以便允许操作者通过在篷布上行走而接近面板以进行维护操作。此外，篷布有利地由对水生环境和可能的海洋环境具有抗性的材料制成，所述材料例如为复合材料。在一个特定实施例中，篷布可由常规地用于双体船蹦床的织物形成。此类织物还具有一组规则地布置在织物表面上的通孔。通孔可通过刺穿而形成，或可由调适复合纤维之间的编织宽度来产生。此类孔的存在可允许一些入射光透射到位于篷布下方的水面，由此保护水生生态系统。特别地，可使用由sergeferrari(例如protect range)或dickson公司销售的织物。
[0076]
如下文将更详细地描述，篷布130是若干模块共用的，且在至少两个不同模块100的框架110上方伸展。
[0077]
下文所描述的用于组装结构10的方法可在陆地上实行，意味着在不是结构10的目的地水面的地面上实行，且可包括在实施此方法结束时使所述结构下水。替代地，且如下文更详细地呈现，所述方法的某些步骤可在陆地上实行，并且其它步骤可直接在目的地水面上实行。作为变型，所述结构还可在可能被淹没的地面上操作，以使得其可在操作区域被淹没的情况下继续起作用。
[0078]
参考图1a和2a，如上文所描述的用于组装结构10的方法包括供应s1第一模块100a，所述第一模块包括固定到其框架的至少一个篷布130。每一篷布在主方向d(例如图1b中所展示)上具有比第一模块的框架的一侧的长度大的尺寸。举例来说，每一篷布在展开时可具有矩形形状，其长边对应于主方向d。另外，在初始卷起或折叠配置中，每一篷布固定到第一模块的框架110a，这使得有可能容易地将篷布安装在第一模块100上，接着使其在方向d上展开或铺开。
[0079]
在框架110由组装在一起以形成封闭构架的一组管状元件形成的情况下，框架的侧面的长度对应于构架的侧面的长度。篷布130接着在其主方向d上具有比在此方向上延伸的构架的侧面的长度大的尺寸。在图1a中所展示的其中框架的底座由彼此平行且通过模块的支撑结构连接的一组管状元件形成的情况下，框架的侧面的长度对于由管状元件形成的侧面而对应于这些元件的长度，且对于其它侧面而对应于底座的两个管状元件之间的最大
距离。在图1a的实例中，框架的底座由彼此平行的两个管状元件形成，并且此最大长度对应于两个管状元件之间的距离。
[0080]
关于篷布的初始卷起或折叠配置，若干变型是可能的。在图1a中所展示的实例中，篷布可包括中心条带，所述中心条带固定到第一模块的框架，例如固定到框架的两个平行圆柱形元件113，在这些元件之间伸展。篷布的两个自由端接着被卷成两个卷筒131。在图1b中所展示的另一实例中，篷布的一端固定到第一模块的框架，并且篷布的一直到相对端的其余长度被卷成一个卷筒131。根据其它可能的实例，篷布可被折叠而非卷起，例如风琴褶式样，以允许简单展开。根据又一实例，篷布可在主方向上且在垂直于第一方向的另一方向上折叠，并且篷布的展开接着包括在第一方向上且接着在另一方向上铺开篷布的动作。
[0081]
每一模块还可包括以相同方式卷起或折叠且沿着垂直于篷布的主方向的方向并排安装在模块的框架上的若干篷布。因此，篷布的数目和宽度可被调适成使得篷布在垂直于篷布的主方向的方向上占据模块的整个长度。举例来说，如果模块包括并排组装的一行光伏面板，那么篷布可并排布置成使得篷布的主方向垂直于光伏面板的对准方向。每一篷布可接着具有对应于一个或多个模块的宽度的宽度。根据一个示范性实施例，每一篷布可具有大体上等于光伏面板的宽度的宽度，以使得模块包括每一面板下的篷布。根据另一实例，每一篷布可具有大体上等于两个光伏面板的宽度的宽度，以使得模块包括在两个邻近面板下的篷布。在图1a中，为了清楚起见而仅展示了一个篷布，其对应于面板的宽度(用虚线表示)。在图2a中，展示另一实例，其中篷布占据模块的整个宽度。在图2c中所展示的变型中，篷布的主方向还可平行于同一行的光伏面板的对准方向。
[0082]
向此模块供应s1预卷起或预折叠篷布的步骤有利地包括组装s10模块的框架，以及将篷布固定s11到具有一个或多个卷起或折叠端部的模块的框架。
[0083]
这些步骤在陆地上实行，意味着在不是漂浮结构的目的地水面的地面上实行。临时紧固构件可被定位成将篷布固持在其初始卷起或折叠位置中。举例来说，在篷布卷起的情况下，临时紧固构件可为缠绕在每一卷篷布周围的套环固定夹132。替代地，当篷布折叠时，临时紧固构件可包括夹钳、弹性带或任何其它适当构件。供应模块的步骤接着包括将面板安装s12在模块的框架上的步骤，所述步骤包括面板到框架的机械附接和面板彼此间的电连接。所述面板在图1a和图3中仅用虚线表示以说明其位置，但为了清楚起见并未展示于其它图式中。
[0084]
在所述方法的一个实施例中，此第一模块接着在步骤s13期间定位于目的地水面上，并且下文所描述的将至少一个额外模块定位成紧邻第一模块的步骤也在此水面上实行。替代地，如果第一模块不放置在目的地水面上，那么下一步骤也在陆地上实行。
[0085]
用于组装电力生产结构10的方法接着包括沿着篷布的主方向将至少一个额外模块100b定位成紧邻第一模块100a的步骤s2。在一个实施例中，额外模块的数目在1与10之间，例如在1与5之间。额外模块100b沿着篷布的主方向的定位允许沿着此方向从篷布的初始配置铺开或展开篷布，允许在额外模块中的一者上方伸展篷布。
[0086]
举例来说，且如图1a中所展示，如果篷布固定到其两个自由端卷起的第一模块，那么额外模块可组装到其任一侧上的第一模块，如由虚线箭头所表示。根据一个非限制性示范性实施例，两个额外模块可分别组装在第一模块的每一侧上，并且篷布可具有足够的长度以能够固定到两个端模块的框架的最远边缘。
[0087]
根据图2a中所展示的另一实例，如果篷布通过所述篷布的一端附接到第一模块，那么额外模块仅在其一侧上组装到第一模块，如由虚线箭头所表示。有利地，如果篷布附接到第一模块的框架的一个边缘，那么额外模块可定位成邻近于第一模块的框架的相对边缘，以使得一旦展开，篷布就在第一模块的面板和额外模块的面板下延伸。举例来说，为获得五个模块的漂浮物，四个额外模块可组装到第一模块，并且篷布可具有等于五个模块的累计宽度的长度。
[0088]
步骤s3接着包括将模块100组装在一起，包括通过本身已知的方式将模块机械附接到彼此，以及在各种模块的面板之间进行电连接。在步骤s3结束时，因此通过组装若干模块而获得漂浮物。如果漂浮物在陆地上组装，那么此步骤s3可任选地后接将漂浮物下水s30到目的地水面上。
[0089]
在步骤s4期间，设置于第一模块100a上的每一篷布130接着展开或铺开其整个长度，并且篷布的至少一个自由端固定到除第一模块外的模块100b，所述模块可为邻近于第一模块的模块或通过至少一个额外模块100b与第一模块分离的模块。可沿着篷布的主方向实行篷布的展开或铺开。有利地，篷布130在其仅具有一个自由端的情况下固定到漂浮物的相对端，或在其具有两个自由端的情况下固定到两个相对端。为此，篷布的每一自由端可特别地固定到模块的框架，且更精确地说固定到距第一模块最远的框架的底座的元件。步骤s4还包括拉紧每一篷布。此步骤的示范性实施例表示于图1b、2b和2c中，其展示正展开的篷布。换句话说，在图1b、2b和2c的表示中，篷布130尚未完全展开且仍可进一步拉动直至其到达一个或多个框架边缘，篷布的一个或多个自由端将固定在所述框架边缘处。图1b和2b对应于在组装分别表示于图1a和2a中的模块之后获得的漂浮物上的步骤s4的实施方案。图2c展示另一示范性实施例，其中篷布的主方向垂直于其在图1a和2a中的方向且平行于同一行的光伏面板的对准方向。
[0090]
为了允许将篷布安装在第一模块上且将其固定到另一模块，篷布和/或模块可配备有紧固装置140，使得篷布能够在不需要孔的情况下附接到模块。有利地，篷布还包括可与紧固装置分离或与紧固装置组合的拉紧装置141。在不需要孔的情况下附接的紧固装置，尤其是在其由篷布承载的情况下，可允许在尚未出于此目的专门设置框架的模块上实施用于组装结构的方法，而不会降低框架的完整性。
[0091]
参考图4a和4b，篷布可包括一组孔眼140a，设置于模块上的扭锁紧固件140b可插入(图4a)且枢转(图4b)到所述孔眼中以便保存篷布。
[0092]
根据图4c中所展示的另一实例，篷布可在其端部处具备u形螺栓140c，所述u形螺栓的直径大于或等于框架底座的元件的外径，以便能够适配在此元件周围而不需要其中有孔。
[0093]
根据另外其它变型，紧固装置还可包括设置于篷布上的挂钩或线以及设置于模块上的搭扣或托架，或反之亦然。
[0094]
对于这些紧固装置，篷布可包括单独的拉紧装置141，例如棘轮带。这是例如图4c中所展示的情况，其中篷布在框架上的附接是通过u形螺栓140c和其通过棘轮带141的拉紧来确保的。
[0095]
替代地，还可提供拉紧的紧固装置，例如螺丝扣。
[0096]
一旦篷布已展开并拉紧，且如果结构10仍在陆地上，那么其可在步骤s40期间下
水。然而，将注意到，在组装模块且展开篷布之前使模块下水是更有利的，这是因为使组装好的结构(可能尺寸较大)下水实现起来可能更复杂。
[0097]
归因于此方法的实施，因此有可能容易地将若干模块一起组装在水面上，随后一旦模块在水上组装就展开篷布。因此减少了安装漂浮结构的劳动力，这是因为可在使模块下水之前在工厂中或在陆地上预先实行用预先定位的篷布制备第一模块。尺寸减小的每一模块还有助于其在水面上的下水和组装阶段期间的处置。另外，篷布没有被切割成单元区域，而是展开成若干邻近模块所共享的条带，这允许减少切割、制备和附接到模块的工作量，同时增加由篷布形成的反光表面面积。
[0098]
参考图3，还可能将若干这些结构组装(步骤s5)到彼此以形成大尺寸的光伏发电厂c。组装两个邻近结构10可包括位于两个邻近结构的边缘处的两个模块的框架的机械附接(两个邻近结构之间的刚性连接部分已由参考150示意性地表示)以及面板的电连接。
[0099]
有利地，可在两个连续结构的两行光伏面板之间设置不含篷布的水线151，从而允许一些光进入水中以减少发电厂对水下生物的影响。任选地，还可沿着光伏面板行的方向在两个邻近结构之间设置格栅152，以允许容易地接近面板以进行维护、维修或修复操作。格栅可适用于将结构10刚性地连接在一起，同时留下与格栅宽度相等的空间以供操作者移动。然而，使用由双体船蹦床织物制成的篷布可替换这些格栅。