一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置

本发明涉及海上光伏发电装置，特别是涉及一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置。

背景技术：

1、相比于其他种类的可再生能源，太阳能具有能量储备多、分布范围广等诸多优点，太阳能来源相对稳定，可投产地域广泛，海上支撑系泊装置的使用则能有效节约土地资源，二者的有机结合将为新能源领域的发展开辟新的应用市场。然而，现有的海上光伏发电装置无法满足目前的市场需求，装置抗波浪性能不佳，无法在多风、多浪的海洋环境中保持稳定的能源输出，甚至可能被损毁。尤其是波浪的二阶漂移力，对于海洋结构物而言，锚泊系统所提供的水平运动回复力可能比较小，低频波浪二阶漂移力的频率可能与系统较低的水平运动固有频率接近而产生共振从而产生相当大的水平运动，在锚泊系统中引起很大的附加应力。这种应力可能损害锚泊系统，导致锚泊系统失效甚至使海洋结构物发生损坏。所以减小二阶漂移力的影响显得十分重要。

2、海上光伏装置在抗浪性上的性能缺陷已经严重阻碍了海上可再生能源的发展。因而投入一款以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置在当下具有重要价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，有效的减缓二阶漂移力对于装置的影响，可以有效地减少系泊装置的安装，极大的降低了海上光伏装置的安装成本，提高装置的经济适用性。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，包括抗浪单元、水下系泊单元和光伏发电单元，光伏发电单元设置在抗浪单元的上侧，水下系泊单元连接在抗浪单元的下侧，抗浪单元包括抗浪板，抗浪板为上表面凸起的板状结构置，抗浪板的横截面为下方水平上方凸起的形状，抗浪板整体位于水面以下，抗浪板的上凸起面的圆周边缘上围绕连接有挡板。

3、优选的，抗浪板整体位于水下30～50cm处。

4、优选的，抗浪板上凸起面的公式为：

5、在直角坐标系中为

6、在极坐标系中为

7、其中，α为表面形状参数，α越大，上凸起面凸起幅度越大。

8、优选的，光伏发电单元包括光伏板，光伏板粘贴在抗浪板的上表面并设置在挡板内侧。

9、优选的，水下系泊单元包括系泊挂钩和系泊缆，系泊缆通过系泊挂钩与抗浪板下面的最低点连接。

10、优选的，光伏板与抗浪板之间通过高分子防水胶进行粘贴。

11、优选的，抗浪板材料为高性能复合发泡材料，且抗浪板表面涂有抗腐蚀防晒涂层。

12、优选的，水下系泊单元的材料为高性能复合材料，且水下系泊单元的表面涂有抗腐蚀涂层。

13、本发明的机理：

14、由于抗浪板特定形状的曲面，确保了曲面有特定折射率，这种折射率分布将确保弯曲平面对平面的传播特性的模拟，从而使弯曲平面对限制在该表面的波不可见，实现对波的屏蔽作用，在一定程度上避免二阶漂移力的影响。曲面形状与折射率的获得是通过将光线穿过具有均匀折射率的平面时的光程长度与两条正交路径的折射率取决于角度的旋转对称曲面上的光程相等来计算的。

15、由于波解的物理系统被允许具有许多共同的性质，因此可以预期变换光学方法适用于任何具有形式不变控制方程的波系统，这一点在水波中已经得到证实。因此基于以上理论，本发明公开的阻尼板通过利用弯曲的几何形状实现各向同性的、全向的对波的屏蔽作用，使表面的曲率看起来不可见，从而有效减小二阶漂移力的影响。

16、本发明的有益效果：

17、本发明以抗浪板为基架，既可以安装太阳能光伏板，又可以在海浪中保持装置的稳定。抗浪板的上表面为凸面，可以保证光伏发电装置在海水波浪中的稳定性，有效的减缓二阶漂移力对于装置的影响，减少系泊装置的安装，从而降低海上光伏装置的安装成本，提高海上光伏装置的适用范围。光伏板位于海平面以下，可以利用海水对装置进行有效降温，从而避免装置过热，在保护装置的同时也提高装置的工作效率。

18、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，其特征在于：包括抗浪单元、水下系泊单元和光伏发电单元，光伏发电单元设置在抗浪单元的上侧，水下系泊单元连接在抗浪单元的下侧，抗浪单元包括抗浪板，抗浪板为上表面凸起的板状结构置，抗浪板的横截面为下方水平上方凸起的形状，抗浪板整体位于水面以下，抗浪板的上凸起面的圆周边缘上围绕连接有挡板；

2.根据权利要求1所述的一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，其特征在于：光伏发电单元包括光伏板，光伏板粘贴在抗浪板的上表面并设置在挡板内侧。

3.根据权利要求1所述的一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，其特征在于：水下系泊单元包括系泊挂钩和系泊缆，系泊缆通过系泊挂钩与抗浪板下面的最低点连接。

4.根据权利要求2所述的一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，其特征在于：光伏板与抗浪板之间通过高分子防水胶进行粘贴。

5.根据权利要求1所述的一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，其特征在于：抗浪板材料为高性能复合发泡材料，且抗浪板表面涂有抗腐蚀防晒涂层。

6.根据权利要求1所述的一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，其特征在于：水下系泊单元的材料为高性能复合材料，且水下系泊单元的表面涂有抗腐蚀涂层。

技术总结
本发明涉及海上光伏发电设备技术领域，特别是涉及一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，包括抗浪单元、水下系泊单元和光伏发电单元，光伏发电单元设置在抗浪单元的上侧，水下系泊单元连接在抗浪单元的下侧，抗浪单元包括抗浪板，抗浪板为上表面凸起的板状结构置，抗浪板的横截面为下方水平上方凸起的形状，抗浪板整体位于水面以下，抗浪板的上凸起面的圆周边缘上围绕连接有挡板。本发明采用上述一种以抗浪板为基础的水下海上光伏发电装置，有效的减缓二阶漂移力对于装置的影响，可以有效地减少系泊装置的安装，极大的降低了海上光伏装置的安装成本，提高装置的经济适用性。

技术研发人员：周斌珍,张行知,翟宇淞,曹凯文,金鹏,丁康礼玺,王磊,张恒铭
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16