一种水上太阳能发电装置

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，具体涉及一种水上太阳能发电装置。

背景技术

光伏电站是指一种利用太阳能发电的装置，通过采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，其中，漂浮式水上光伏电站是为节约大量光伏板的安装面积而设计的光伏电站，一般建立在水塘、小型湖泊、水库、蓄水池等区域。

现有技术中漂浮式水上光伏电站的光伏板一般通过漂浮装置设置在水面上，由于多个光伏板覆盖水体的面积较大，因此会产生诸如节约光伏板安装用地、减少水体蒸发、减缓水体中的藻类繁殖、运营维护方便和避免组件遮光等有益效果。

但是，多个光伏板安装在水体上会在使用过程中存在以下不足：

(1)由于光伏板通过漂浮装置漂浮在水面上，因此水面上生成的波浪会带动支撑光伏板的漂浮装置横向移动，可能会造成多个光伏板发生碰撞，从而导致损坏光伏板；

(2)现有技术中漂浮装置仅能用于将光伏板支撑在水面上，无法带动多个光伏板随太阳的移动而倾斜，因此光伏板无法实时接收到太阳的直射信号，从而导致漂浮式水上光伏电站的发电效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水上太阳能发电装置，以解决现有技术中的水面上生成的波浪会导致光伏板发生碰撞，以及现有漂浮装置无法带动多个光伏板随太阳的移动而倾斜的问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种水上太阳能发电装置，包括漂浮在水面用于安装设备的水上平台、用于接收太阳能的太阳能光伏板，以及用于定位多个太阳能光伏板位置的水上人行道，并且所述水上平台上安装有用于接收太阳能光伏板发电并储存的储电装置，所述水上平台的两侧等距连接有多个限位联轴机构，并且所述水上平台通过所述限位联轴机构安装有多个用于支撑所述太阳能光伏板漂浮在水上的十字安装台；

所述十字安装台上处于所述太阳能光伏板的前后侧设有两个漂浮在水面的主浮动气囊，并且所述十字安装台上处于所述太阳能光伏板的左右侧设有两个升降浮动气囊，所述十字安装台通过其前后侧两个所述主浮动气囊和左右侧两个所述升降浮动气囊配合漂浮在水面上；

所述十字安装台通过前后侧的两个所述主浮动气囊内部储水量控制所述十字安装台整体漂浮在水面的高度，并且所述十字安装台通过左右侧的两个所述升降浮动气囊内部储水量的差别控制所述十字安装台倾斜方向和倾斜幅度，所述水上平台上安装有用于连通多个所述十字安装台上的所述主浮动气囊和所述升降浮动气囊并控制其内部储水量的水量控制机构。

作为本发明的一种优选方案，所述限位联轴机构包括限位固连筒、连筒旋转座和浮动连接机构，所述限位固连筒固定连接在所述人行漂浮道水上人行道上，所述连筒旋转座与所述限位固连筒双向转动连接，并且所述限位固连筒限制所述连筒旋转座双向转动的幅度，所述浮动连接机构安装在所述连筒旋转座上并与所述十字安装台的前端固定连接，并且所述十字安装台由水位升降时通过所述浮动连接机构始终与所述连筒旋转座传动连接。

作为本发明的一种优选方案，所述浮动连接机构包括竖直安装在所述连筒旋转座上的两个旋转座连杆，以及套设在两个所述旋转座连杆外侧与所述十字安装台前端连接的升降连接块，所述十字安装台升降带动所述升降连接块沿两个所述旋转座连杆上下滑动，并且所述升降连接块用于调整所述十字安装台的水平倾斜角度。

作为本发明的一种优选方案，所述升降连接块上横向转动连接有弧形连盘，并且所述弧形连盘上连接有用于固定所述弧形连盘横向转的幅度的松紧螺栓，所述升降连接块上设有角度刻度线，并且所述弧形连盘上设有配合所述弧形连盘转动指向所述角度刻度线上相应刻度的刻度指针。

作为本发明的一种优选方案，所述主浮动气囊和所述升降浮动气囊皆为中空且内部密封的圆柱形结构，并且所述主浮动气囊和所述升降浮动气囊的内部皆设有用于配合水压限制水位的水位限制机构。

作为本发明的一种优选方案，所述水位限制机构包括竖直安装在所述主浮动气囊和所述升降浮动气囊内部的伸缩连杆，并且所述伸缩连杆整体为多层的伸缩杆式结构，所述伸缩连杆的底端设有与所述主浮动气囊和所述升降浮动气囊内侧吻合的气囊内压盘，并且所述伸缩连杆的外侧套设有用于挤压所述气囊内压盘向下移动的弹簧。

作为本发明的一种优选方案，所述水量控制机构包括抽水泵、排水泵、通路控制器、注水管组和吸水管组，所述抽水泵输出端和所述排水泵的输入端与所述排水泵连通，所述注水管组和所述吸水管组皆连通至多个所述主浮动气囊和多个所述升降浮动气囊的内部，所述抽水泵通过所述通路控制器和所述注水管组配合将水分别排入多个所述主浮动气囊或是多个所述升降浮动气囊内部，所述排水泵通过所述通路控制器和所述吸水管组配合将多个所述主浮动气囊或是多个所述升降浮动气囊内部的储水抽出。

作为本发明的一种优选方案，所述注水管组和所述吸水管组的结构相同，所述注水管组包括与所述排水泵连通的升降注水管、左侧升降注水管和右侧升降注水管，所述升降注水管用于控制多个所述十字安装台上前后侧的两个所述主浮动气囊的储水量，所述左侧升降注水管用于控制多个所述十字安装台上左侧所述升降浮动气囊的储水量，所述右侧升降注水管用于控制多个所述十字安装台上右侧所述升降浮动气囊的储水量。

作为本发明的一种优选方案，所述左侧升降注水管和所述右侧升降注水管结构相同，所述左侧升降注水管包括与就近所述十字安装台上左侧所述升降浮动气囊底端连通的主连接水管，并且所述升降浮动气囊的底端设有连通至相邻所述十字安装台上左侧所述升降浮动气囊底端的气囊联接水管。

作为本发明的一种优选方案，所述十字安装台包括用于安装所述太阳能光伏板的光伏板漂浮平台，以及正对所述光伏板漂浮平台四周固定连接且内部中空的连接臂，所述光伏板漂浮平台的底端为配合两侧所述升降浮动气囊升降而倾斜的弧形面结构，所述连接臂上设有覆盖所述主浮动气囊和所述升降浮动气囊底端用于穿过所述注水管组和所述吸水管组的防护连接框。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

(1)本发明通过将多个光伏板安装在水上人行道的两侧，使得每个水上人行道看可以对其两侧安装的漂浮装置进行定位，减小了安装光伏板的漂浮装置手波浪的影响而发生较大位移的几率，防止光伏板在水体上因位置发生碰撞；

(2)本发明通过将支撑光伏板的漂浮装置四周安装两种用于漂浮的气囊，并根据控制前后的两个气囊控制光伏板的整体高度，通过控制左右两个气囊控制光伏板的左右倾斜度，从而带动光伏板随太阳的直射方向实时倾斜，增强了光伏板发电的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供整体的连接示意图。

图2为本发明实施例提供水量控制机构的流程图。

图3为本发明实施例提供注水管组的连接示意图。

图4为本发明实施例提供水位限制机构的结构示意图。

图5为本发明实施例提供限位联轴机构的结构示意图。

图6为本发明实施例提供升降连接块的连接示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-水上平台；2-太阳能光伏板；3-水上人行道；4-限位联轴机构；5-十字安装台；6-主浮动气囊；7-升降浮动气囊；8-水量控制机构；9-水位限制机构；

41-限位固连筒；42-连筒旋转座；43-浮动连接机构；51-光伏板漂浮平台；52-连接臂；53-防护连接框；81-抽水泵；82-排水泵；83-通路控制器；84-注水管组；85-吸水管组；91-伸缩连杆；92-气囊内压盘；93-弹簧；

431-旋转座连杆；432-升降连接块；841-升降注水管；842-左侧升降注水管；843-右侧升降注水管；

4321-弧形连盘；4322-松紧螺栓；4323-角度刻度线；4324-刻度指针；8421-主连接水管；8422-气囊联接水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图3所示，本发明提供了一种水上太阳能发电装置，漂浮式光伏电站是建立在水上的太阳能发电装置，通过将大量用于接收太阳能的光伏板安装排列在水面上的漂浮装置上，以此解决传统光伏发电占地面积大的问题，并且大量光伏板覆盖水体存在多重有益效果，例如：减少水体的蒸发以及抑制藻类大量繁殖、水面高度相似多个光伏板安装后不易受到遮光影响，光伏板的运营维护较为方便等。

包括漂浮在水面用于安装设备的水上平台1、用于接收太阳能的太阳能光伏板2，以及用于定位多个太阳能光伏板位置的水上人行道3，并且水上平台1上安装有用于接收太阳能光伏板发电并储存的储电装置，水上平台1的两侧等距连接有多个限位联轴机构4，并且水上平台1通过限位联轴机构4安装有多个用于支撑太阳能光伏板2漂浮在水上的十字安装台5。

通过在水面上设置漂浮于水面并供人通行的水上人行道3，使得每个水上人行道3的两侧安装的多个太阳能光伏板2形成一组光伏板组，工作人员在某一水上人行道3上行走时便于对该组光伏板组进行检修等操作。

十字安装台5上处于太阳能光伏板2的前后侧设有两个漂浮在水面的主浮动气囊6，并且十字安装台5上处于太阳能光伏板2的左右侧设有两个升降浮动气囊7，十字安装台5通过其前后侧两个主浮动气囊6和左右侧两个升降浮动气囊7配合漂浮在水面上；

十字安装台5通过前后侧的两个主浮动气囊6内部储水量控制十字安装台5整体漂浮在水面的高度，并且十字安装台5通过左右侧的两个升降浮动气囊7内部储水量的差别控制十字安装台5倾斜方向和倾斜幅度，水上平台1上安装有用于连通多个十字安装台5上的主浮动气囊6和升降浮动气囊7并控制其内部储水量的水量控制机构8。

通过分别控制十字安装台5左右两侧的两个升降浮动气囊7内部的储水量，使得两个升降浮动气囊7内的水量产生差别，此时储水量少的升降浮动气囊7会升起，反之储水量多的升降浮动气囊7会下沉，从而带动十字安装台5及其安装的太阳能光伏板2倾斜，并且根据上述原理通过水量控制机构8控制两种升降浮动气囊7的水位差从而控制太阳能光伏板2能始终朝向太阳的方向，保障了太阳能光伏板实时接收直射光线提升了发电效率。

如图1、图5和图6所示，限位联轴机构4包括限位固连筒41、连筒旋转座42和浮动连接机构43，限位固连筒41固定连接在人行漂浮道水上人行道3上，连筒旋转座42与限位固连筒41双向转动连接，并且限位固连筒41限制连筒旋转座42双向转动的幅度，浮动连接机构43安装在连筒旋转座42上并与十字安装台5的前端固定连接，并且十字安装台5由水位升降时通过浮动连接机构43始终与连筒旋转座42传动连接。

浮动连接机构43包括竖直安装在连筒旋转座42上的两个旋转座连杆431，以及套设在两个旋转座连杆431外侧与十字安装台5前端连接的升降连接块432，十字安装台5升降带动升降连接块432沿两个旋转座连杆431上下滑动，并且升降连接块432用于调整十字安装台5的水平倾斜角度。

升降连接块432上横向转动连接有弧形连盘4321，并且弧形连盘4321上连接有用于固定弧形连盘4321横向转的幅度的松紧螺栓4322，升降连接块432上设有角度刻度线4323，并且弧形连盘4321上设有配合弧形连盘4321转动指向角度刻度线4323上相应刻度的刻度指针4324。

当水体发生涨潮或是退潮时，十字安装台5的高度随着水位的升降改变高度，并且在十字安装台5升降时带动弧形连盘4321和升降连接块432沿旋转座连杆431上下滑动，使得十字安装台5在升降的过程中始终能通过限位联轴机构4与水上人行道3连接，防止水体上产生波浪时带动多个太阳能光伏板2发生碰撞。

另外，随着季节的变化，太阳的经纬度会发生改变，可通过松开松紧螺栓4322带动弧形连盘4321沿升降连接块432横向转动，由此调整十字安装台5处于水上人行道3的安装角度，使得十字安装台5上的太阳能光伏板2调整安装至配合太阳的经纬度变化的角度。

如图1至图4所示，水量控制机构8包括抽水泵81、排水泵82、通路控制器83、注水管组84和吸水管组85，抽水泵81输出端和排水泵82的输入端与排水泵82连通，注水管组84和吸水管组85皆连通至多个主浮动气囊6和多个升降浮动气囊7的内部，抽水泵81通过通路控制器83和注水管组84配合将水分别排入多个主浮动气囊6或是多个升降浮动气囊7内部，排水泵82通过通路控制器83和吸水管组85配合将多个主浮动气囊6或是多个升降浮动气囊7内部的储水抽出。

注水管组84和吸水管组85的结构相同，注水管组84包括与排水泵82连通的升降注水管841、左侧升降注水管842和右侧升降注水管843，升降注水管841用于控制多个十字安装台5上前后侧的两个主浮动气囊6的储水量，左侧升降注水管842用于控制多个十字安装台5上左侧升降浮动气囊7的储水量，右侧升降注水管843用于控制多个十字安装台5上右侧升降浮动气囊7的储水量。

左侧升降注水管842和右侧升降注水管843结构相同，左侧升降注水管842包括与就近十字安装台5上左侧升降浮动气囊7底端连通的主连接水管8421，并且升降浮动气囊7的底端设有连通至相邻十字安装台5上左侧升降浮动气囊7底端的气囊联接水管8422。

十字安装台5包括用于安装太阳能光伏板2的光伏板漂浮平台51，以及正对光伏板漂浮平台51四周固定连接且内部中空的连接臂52，光伏板漂浮平台51的底端为配合两侧升降浮动气囊7升降而倾斜的弧形面结构，连接臂52上设有覆盖主浮动气囊6和升降浮动气囊7底端用于穿过注水管组84和吸水管组85的防护连接框53。

浮动气囊6和升降浮动气囊7皆为中空且内部密封的圆柱形结构，并且主浮动气囊6和升降浮动气囊7的内部皆设有用于配合水压限制水位的水位限制机构9。

水位限制机构9包括竖直安装在主浮动气囊6和升降浮动气囊7内部的伸缩连杆91，并且伸缩连杆91整体为多层的伸缩杆式结构，伸缩连杆91的底端设有与主浮动气囊6和升降浮动气囊7内侧吻合的气囊内压盘92，并且伸缩连杆91的外侧套设有用于挤压气囊内压盘92向下移动的弹簧93。

通过水量控制机构可以分别控制多个主浮动气囊6的储水量，以及控制多个处于左侧的升降浮动气囊7或是多个处于右侧的升降浮动气囊7的储水量，其中控制多个处于左侧的升降浮动气囊7储水量的具体步骤为：

步骤100、启动抽水泵81，抽水泵81将水通过通路控制器83输送至左侧升降注水管842内；

在步骤100中，通路控制器83的原理为输出端接入抽水泵的输出端，并且自身设有多个输出端，通过其内部设置的电磁阀门控制多个输出端的其中一个打开，从而实现向任意输出端连通的水管内输入水，现有产品中例如数控三通阀等装置，通过数控三通阀的三个输出口分别连通注水管组84的升降注水管841、左侧升降注水管842以及右侧升降注水管843，通过控制相应的输出端打开可将抽水泵81与之连通，从而分别控制十字安装台5整体升降、十字安装台5向左倾斜或是十字安装台5向右倾斜，并且另一个数控三通阀连通吸水管组85的各个功能水管。

步骤200、通过左侧升降注水管842的主连接水管8421将水输送至临近左侧的升降浮动气囊7内。

步骤300、随着该升降浮动气囊7内储水量增加，该组升降浮动气囊7向水下下沉，从而带动十字安装台5向左侧倾斜。

步骤400、随着该升降浮动气囊7内的储水量增加，其内部安装的水位限制机构9会增加该升降浮动气囊7内水压，因此之后注入的水会通过气囊联接水管8422输送至相邻的十字安装台5左侧的升降浮动气囊7内，直至所有处于左侧的升降浮动气囊7内输入适量的水，此时所有的十字安装台5及其太阳能光伏板2向左侧倾斜。

在步骤400中，随着升降浮动气囊7内储水量逐渐增加，带动水位限制机构9的气囊内压盘92沿升降浮动气囊7的内侧上升，以及伸缩连杆91整体收缩，并随着气囊内压盘92上升带动弹簧93积累弹性势能，通过弹簧93逐渐增加的弹性势能带动升降浮动气囊7内的水压增加。

根据上述步骤，可控制多个处于右侧的升降浮动气囊7内部的储水量，以及多个十字安装台5前后端的两个主浮动气囊6的储水量，随着主浮动气囊6的储水量同步增加或减少，从而带动多个十字安装台5处于水面的高度变化，当主浮动气囊大部分沉入水体后，相应的十字安装台5的扛风浪能力增强。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。