一种单立柱三脚架及其支架与水上光伏电站的制作方法

本实用新型涉及一种单立柱三脚架、具有该单立柱三脚架的支架、具有该支架的水上光伏电站，尤其涉及一种光伏电站的单立柱三脚架、具有该单立柱三脚架的支架、具有该支架的水上光伏电站。

背景技术：

随着我国经济社会的发展，我国光伏发电进入飞速发展阶段，但是光伏电站的缺点之一是能量分散，占地面积大。由于我国严格限制光伏电站占用耕地，而目前的鼓励的戈壁滩、荒漠、山地带等现在很多已经利用殆尽，而现有条件的大面积的沉陷区水面，得到政府及光伏企业的青睐。现在针对采煤沉陷区建设水面光伏发电，也是解决煤矿采空区路面沉陷、粉煤灰二次污染问题的有效方案之一，实现对采煤沉陷区的良好利用。与传统地面光伏电站相比，浮动式光伏电站将光伏发电组件安装在水面浮体上，具有不占用土地资源、减少水量蒸发、抑制藻类生长的作用，可以改善局部水质问题，同时水体对光伏组件及电缆的冷却也可有效提高发电效率。

现有光伏水上发电的组件安装及固定形式有两种，第一种形式是纯浮体形式和浮体+支架的形式。纯浮体的形式采用的是HDPE作为浮体材料，直接把材料做成需要的形状及倾角，直接安装组件的方式。此种方式安装较为便捷，但是对浮体材料及构造要求较高，它作为光伏组件的支撑件，承担着25年寿命的重任。因此此种形式成本较高，而且单块组件采用的是相互独立的方式，在浪的情况下会有浮动，单组串的一致性较差；而且其全部浮体支撑的形式，通风及组件的散热效果较差。

第二种形式采用浮体+支架，浮体作为提供浮力的构成，上部采用组合支架的形式，此种方案具有成本可有效控制，同时中间有足够的空间，便于空气流程，组件的散热较好，有利提高发电量。但是第二种方案采用此构件连接形式，目前方案采用的构件现场组装，设计的组装的工作量很大，连接节点太多，工程量太大。

为了大大降低现场安装的工程量，同时考虑支架条件下的走道板采用单排走道，一方面可以满足现场的需求，同时大大降低材料成本，同时采用倾角安装可以调节的方式，便于后续的发电量的研究与对比，同时此结构采用上部刚性连接，有利于抗倾覆及整体组件的一致性。

故，现有漂浮项目电站中的组件支撑部分有两种，纯浮体形式和浮体与支架的结合。但是目前浮体与支架结合的形式各不相同，但是他们都有个共同的特性，安装过程较复杂，大大浪费了人力和物力；同时抗风性较差，走道的设计不够合理，不能兼容前后排共用，设计不合理及通道的浪费等综合原因。

技术实现要素：

为了大大降低安装难度和工程量，及设计过程中的综合成本考虑，本实用新型提供一种光伏电站的单立柱三脚架、具有该单立柱三脚架的支架、具有该支架的水上光伏电站，应用单立柱三脚架可实现预装式形式，厂内预装好，需再匹配组装，现场打开折叠即可安装，大大节省了现场安装的工程量，而且还方便运输。

本实用新型的解决方案是：一种光伏电站的单立柱三脚架，其包括斜梁、斜撑、立柱；斜梁具有相对设置的两个侧面、连接两个侧面且用于支撑该光伏电站的光伏组件的支撑面；立柱的一端为安装端，立柱的另一端与斜梁的至少一个侧面固定，斜撑的两端分别与立柱和斜梁固定；斜梁、斜撑、立柱之间的固定均采用至少一个螺栓轴配合配套螺母而进行锁紧；螺栓轴靠近其螺帽的一端为光滑段，远离其螺帽的另一端为螺纹段螺栓轴的光滑段。

作为上述方案的进一步改进，支撑面上开设有与相应光伏组件的背板上的挂构件相对应的腰孔，腰孔采用一侧为大孔径而相对另一侧为小孔径的异形构造结构；挂构件通过在大孔径区域内安装再滑入小孔径内进行定位。

作为上述方案的进一步改进，侧面上开设用于调节斜梁的倾斜角度的多个调节孔，斜撑通过选择不同的调节孔实现与斜梁的安装，而调节斜梁相对立柱的倾斜角度。

本实用新型还提供一种光伏电站的支架，其包括若干横向导轨、若干纵向导轨、若干上述任意光伏电站的单立柱三脚架；纵向导轨相互平行且固定在相互平行的横向导轨上，使纵向导轨和横向导轨呈网格状布局，每条横向导轨固定至少一个单立柱三脚架；立柱的安装端竖立固定在相应横向导轨上。

作为上述方案的进一步改进，立柱采用抱箍紧固在相应横向导轨上。

本实用新型还提供一种水上光伏电站，其包括若干支架、若干浮体、若干光伏组件；支架固定在浮体上用于安装光伏组件；支架为上述任意光伏电站的支架；这些浮体在排布格局上为至少一个矩阵的组合方式，同一行上的浮体相互平行排布延伸，同一列上的浮体一字排布延伸；横向导轨架设在相互平行排布延伸的浮体上。

作为上述方案的进一步改进，相互平行排布延伸的同一排浮体架设两条横向导轨，每条横向导轨上安装沿相应横向导向延伸方向排列的一排支架，每排支架安装一排光伏组件。

进一步地，同一排支架上，相邻两个支架安装一个光伏组件。

进一步地，在相互平行排布延伸的同一排浮体上，还架设位于两排支架之间的设置一排走道板。

再进一步地，走道板采用玻璃钢格栅板或者钢格栅板。

本实用新型的有益效果为：

1、随着后续降成本的要求越来越高，本实用新型在浮体与支架组合的条件下的成本优化更具有空间；

2、本实用新型的浮体与支架的组合方式，位于浮体上部的支架有足够的空间，有利于空间的通风及光伏组件的散热，有利于发电效率的提高；

3、上部支架采用单立柱三角架形式大大降低了材料成本；

4、上部支架采用横向导轨和纵向导轨交叉形式，使得整个平台处于一个稳定的刚性平台上，对于光伏组件的角度一致性更好；

5、上部支架采用单立柱三角架及组件滑入推进式安装，大大降低安装的工程量，整个安装效率得到提高，成本下降；同时改变走道板的传统布局。

附图说明

图1为水上光伏电站的局部区域的结构示意图。

图2为图1中区域I的放大示意图。

图3为图2中局部区域的侧视图。

图4为图1中随意前后两个光伏组件对应区域的结构示意图。

图5为图4中去掉其中一个光伏组件后的结构示意图。

图6为图3中单立柱三脚架的立体结构示意图。

图7a为图6中单立柱三脚架折叠后的结构示意图。

图7b为图6中单立柱三脚架折叠后另一视角的结构示意图。

图8为图3中单立柱三脚架的状态变化图。

图9为图5中单立柱三脚架的应用示意图。

图10为图9中单立柱三脚架的斜梁上的支撑面的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型的水上光伏电站包括支架2、若干浮体1、若干光伏组件3、若干走道板4。浮体1用于提供浮力使整个光伏电站漂浮在水面上，支架2固定在这些浮体1上用于安装这些光伏组件3，走道板4用于提供穿梭于多个光伏组件3之间的人工通道。

请结合图2及图3，本实用新型的其中一个重点在于支架2的设计。支架2不仅可以设置在水上光伏电站的浮体1上，也可以设置在普通光伏电站上(如固定在普通光伏电站的桩基础上)。支架2包括若干横向导轨5、若干纵向导轨6、若干单立柱三脚架7。一般情况下，光伏电站规模都比较庞大，存在很多横向导轨5、很多纵向导轨6、很多单立柱三脚架7。这些纵向导轨6之间相互平行，这些横向导轨5之间也是相互平行，纵向导轨6和横向导轨5呈网格状布局。

请结合图4及图5，单立柱三脚架7固定在横向导轨5上，一个单立柱三脚架7可支撑一个光伏组件3，为了增强光伏组件3的安装稳定性，可以采用多个单立柱三脚架7共同支撑一个光伏组件3，当然也可以将单立柱三脚架7针对光伏组件3的安装面积增大，同样也能增强光伏组件3的安装稳定性。在本实施例中，同一个光伏组件3采用同一个横向导轨5上的相邻两个单立柱三脚架7来支撑。

请结合图6及图7a与图7b，单立柱三脚架7包括斜梁8、斜撑9、立柱10。斜梁8具有相对设置的两个侧面13、连接两个侧面13的支撑面12。支撑面12用于支撑光伏组件3，相对设置的两个侧面13可以平行也可以不平行，如斜梁8的横截面可大致呈ㄇ，也可呈︹。相对设置的两个侧面13主要用于定位立柱10和斜撑9，因此只要能按以下方式定位住立柱10和斜撑9，形状以及相互的方位上并没有额外的限制。立柱10和斜撑9也可以固定在其中一个侧面13上，不一定要与两个侧面13同时固定。斜撑9、立柱10却没有斜梁8这样结构的要求，因为斜撑9、立柱10不需要直接安装光伏组件3，因此可以采用和斜梁8一样的结构，也可以采用条形柱。

立柱10的一端为安装端，竖立固定在横向导轨5上，立柱10的另一端通过螺栓轴11与斜梁8固定，斜撑9的两端也通过螺栓轴11分别与立柱10和斜梁8固定。斜梁8、斜撑9、立柱10之间的固定均可采用至少一个螺栓轴11，可以理解多个螺栓轴11，其固定效果肯定要高。螺栓轴11在其他实施例中，可安装在如图8中的其中一个调节孔15中，来实现斜撑9的安装。立柱10固定在横向导轨5上，由于横向导轨5要承担整个单立柱三脚架7的重力，因此，立柱10最好采用抱箍紧固在横向导轨5上，横向导轨5通过垂直于自身的那些纵向导轨6分解应力，实现对单立柱三脚架7的稳定支撑。

螺栓轴11靠近其螺帽的一端为光滑段，远离其螺帽的另一端为螺纹段。螺栓轴11使用时，采用螺母螺合在螺栓轴11的螺纹段，防止螺栓轴11脱离单立柱三脚架7。此时，螺栓轴11的光滑段可以充当转轴的作用，实现单立柱三脚架7的折叠(如图7a与图7b所示)，单立柱三脚架7展开后通过螺母继续锁紧螺栓轴11，即可对展开后的单立柱三脚架7定位而形成架体(如图6所示)。单立柱三脚架7这样设计的好处在于：可实现预装式形式，厂内预装好(如图7a与图7b所示)，需再匹配组装，现场打开折叠即可安装(如图6所示)，大大节省了现场安装的工程量，而且还方便运输。

斜梁8倾斜于横向导轨5和纵向导轨6，也即倾斜于浮体1，这样安装在斜梁8上的光伏组件3也呈倾斜状，能以最佳的角度接收太阳光。由于斜梁8是倾斜安装的方式，因此，可以定义斜梁8上高度较高的一端为高端，斜梁8上高度较低的一端为低端。斜撑9的安装并没有这样的倾斜限制，可以倾斜于横向导轨5和纵向导轨6，也可以平行于倾斜于横向导轨5和纵向导轨6，当然最佳的受力方式一般采用倾斜于横向导轨5和纵向导轨6的安装方式。

另外，请结合图8，在其他实施例中，可以在侧面13上开设用于调节斜梁8的倾斜角度的多个调节孔15，斜撑9通过选择不同的调节孔15，结合螺栓轴11实现与斜梁8的安装，因而调节斜梁8相对立柱10的倾斜角度。因此，光伏组件3的安装角度可实现多角度设计，以便根据现场及后续试验要求进行安装及调整。

请结合图9及图10，斜梁8的支撑面12上可开设若干腰孔14，腰孔14的数量和位置与相应光伏组件3的背板上的挂构件16相对应。腰孔14并非普通腰形孔，腰孔14采用一侧为大孔径而相对另一侧为小孔径的异形构造结构，挂构件16通过在大孔径区域内安装(如图9中的位置一x)，再滑入小孔径内进行定位(如图9中的位置二y)。如，采用在斜梁8的高端上开设大孔，并朝斜梁8的低端方向开设与大孔相通且直径小于大孔的小孔，确保大孔能穿入螺母及弹平垫，后经大孔滑入斜梁8的低端方向上的小孔，大大降低螺栓在光伏组件3及支架2后面的安装难度。在实际应用中，大孔为圆形孔，小孔为长条形孔，大孔的直径大于小孔延伸方向上的宽度，只有这样，才能经由大孔牢牢的卡持在小孔中。在斜梁8上安装光伏组件3时，就可以采用螺栓，将光伏组件3的背板上的挂构件16通过螺母定位在腰孔14的大孔内(最好增加弹平垫)，然后在划入小孔内，锁紧螺母即可完成安装，也可以锁好螺母再划入小孔内。

浮体1在排布时，在排布格局上为至少一个矩阵的组合方式，呈横向排列和纵向排列，即行和列的排布方式，横向上的浮体1平行排布延伸，纵向上的浮体1一字排布延伸，当然在方位上，横向和纵向可以互换。横向上的浮体1架设两条横向导轨5，纵向导轨6将横向上的横向导轨5固定连接，这样，横向导轨5和纵向导轨6形成网格状固定在浮体1上。故，同一行上的浮体1相互平行排布延伸，同一列上的浮体1一字排布延伸；横向导轨5架设在相互平行排布延伸的浮体1上。在本实施例中，相互平行排布延伸的同一排浮体1架设两条横向导轨5，每条横向导轨5上安装沿相应横向导向5延伸方向排列的一排支架2。纵向导轨6与横向导轨5固定连接时，可在横向导轨5的端部设置贴合纵向导轨6的户形贴合部51，这样能够增加横向导轨5和纵向导轨6之间的稳固性。

本实用新型的腰孔14的设计改变了走道板4的传统布局，使得走道板4可以不用设置在相邻两个浮体1之间，而是设置在浮体1本身上。走道板4间隔两行光伏组件3而设置，在同一个走道板4上，利用腰孔14的安装方式可以实现安装同一个走道板4相对两侧上的光伏组件3。因此，采用本实用新型的支架2的设计，可以在同一排浮体1上设置两排光伏组件3和位于两排光伏组件3之间的一排走道板4。

浮体1提供浮力，浮体1的材料可采用HDPE或者不锈钢及混凝土材料等其他材料，支架2主要由横向导轨5及纵向导轨6及单立柱三角架7构成，单立柱三角架7的各部件之间主要通过螺栓轴11连接，单立柱三角架7的斜梁8的安装面12安装光伏组件3。单个浮体1中间留有走道板4，走道板4可采用玻璃钢格栅板或者钢格栅板，上部结构材料可以采用热浸锌的钢材及氧化的铝合金或者玻璃钢等材料。

综上所述，本实用新型的主要特色如下：

1、浮体1与支架2为一体化的系统方案；

2、主要浮体1提供浮力，支架2用于光伏组件3的安装(浮体1和支架2的材料和形状是不约束)，走道板4用于运维通道(材料不约束)；

3、支架2采用可折叠的预装式支架；

4、光伏组件3的安装采用异形腰孔14的形式，进行滑入式推入安装，再拧紧螺母，改变走道板4的传统布局，不再是两排浮体1之间设置一排走道板4，而是一排浮体1的中部设置一排走道板4，走道板4的两侧设置两排支架2，两排支架2位于同一排浮体1上；

5、光伏组件3的安装角度可实现多角度设计，以根据现场及后续试验要求进行安装及调整。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。