一种用于水上光伏电站的S形电缆敷设组件
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2025-05-18 00:28:13
近年来光伏发电新增装机容量快速增加,但新能源发电用地难问题日益突出,利用采煤沉陷区、近海水域等建设的漂浮光伏项目成为光伏发电领域的新方向。在能建集团的战略指导下,我院承担了多个水面漂浮光伏发电项目的EPC总承包和设计工作,积累了丰富的工程经验。在项目建设过程中,由于漂浮式光伏电站面临风浪流等复杂的环境因素,水面的波动使得组件与组件之间以及电缆前后之间形成水位差,导致电缆易被拉扯承受应力,严重时会断裂。针对该难题,我院开展了一种用于水上光伏电站的S形电缆敷设组件的研究,为水面波动和水位变化导致的阵列(浮台)位移提供了电缆的长度冗余,防止了阵列移动造成的电缆损坏,减少了电缆的更换频次和故障频率,提高了运行效率,增加了电站收益。 “S”形敷设示意图本成果具体包括漂浮在水面上的箱变浮台和光伏阵列,还包括漂浮在水面上的电缆安装组件,电缆安装组件的一端安装在箱变浮台上,电缆安装组件的另一端安装在光伏阵列上,电缆安装组件呈S形;所述的电缆安装组件包括漂浮在水面上的若干个浮体和碳素波纹管,碳素波纹管内穿有电缆,碳素波纹管安装在若干个浮体上,浮体的两个侧部安装有空心支撑杆,空心支撑杆与碳素波纹管相平行,空心支撑杆内均穿有钢丝绳,钢丝绳的一端安装在箱变浮台上,钢丝绳的另一端安装在光伏阵列上,相邻的空心支撑杆之间均安装有拉力弹簧且拉力弹簧均套在钢丝绳上。空心支撑杆的上表面高于浮体的上表面,在同一浮体的两个空心支撑杆之间安装有管线限位杆,抱箍将碳素波纹管安装在管线限位杆上。浮体的数量为5-8个,若干个浮体在电缆安装组件上等分布置。还包括滑动限位组件,电缆安装组件通过滑动限位组件安装在箱变浮台上;滑动限位组件包括圆筒,圆筒固定安装在箱变浮台上,圆筒内表面安装有滑动座且滑动座与圆筒的内表面构成滑动配合,碳素波纹管安装在滑动座上;滑动座为半圆形,圆筒的内表面安装有限位块。
亮点1:创新性的提出将电缆穿波纹软管后在浮体上进行“S”形敷设,不仅为水面波动和水位变化导致的阵列(浮台)位移提供了电缆的长度冗余,还能够避免电缆的受潮和被太阳直射。亮点2:本成果的研究和实际应用填补了在国内漂浮式光伏领域的空白,优化了漂浮式光伏电站设计体系,完善了施工工艺,在一定程度上减少了电缆故障频次和检维修频率,提升了电站收益。亮点3:本成果已经成功应用在颍上县古城采煤沉陷区130MW光伏电站项目、潘集区泥河镇潘一矿采煤沉陷区150MW光伏电站项目、淮能电力凤台丁集矿采煤沉陷区一期20万千瓦光伏电站项目等多个项目中,通过多次回访,技术应用效果良好,获得业主的一致好评。亮点4:本成果及相关成果获“2024年度中电工程科技进步奖二等奖”、“2024年度中国能建科技进步奖二等奖”以及“2024年度电力工程科学技术进步奖三等奖”等多个奖项,技术优势明显。
《2025年能源工作指导意见》提出全国发电总装机目标为36亿千瓦以上,非化石能源装机占比提升至60%,新增新能源装机规模2亿千瓦。《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》提出,“十四五”全国可再生能源消费量达到11亿吨标煤以上;“十五五”2030年达到15亿吨标煤以上。且国家要求统筹新能源与重点产业优化布局,拓展新能源应用场景,在多领域实施可再生能源替代行动,支持零碳园区建设和光伏建筑一体化。在这种大形势下,由于陆地土地资源的有限性,在近几年不断的开发利用下,漂浮式光伏会迎来新一轮的增长,本技术能够应用于所有漂浮式光伏项目场景,带动当地渔业、农业等产业的发展,培育“光伏+”优势产业,带动现代高效农业、装备制造和精品旅游等一二三产业融合发展,新产业的注入将进一步带动当地就业,对改善农民生活和乡村振兴具有积极意义。
安徽院深耕漂浮式光伏项目技术开发,坚持策划先行、过程创优、一次成优的理念。为促进科技创新,公司专门成立新能源技术研究中心部门,委派专人专责负责公司科技创新及专利事宜,明确相关人员的岗位职责,建立完善的科技创新管理体系。在日常工作中,敏锐的捕捉行业或生产中存在的突出问题或技术瓶颈,找准拟解决的科学技术问题,以工程项目建设为导向、以科技创新需求为主体,从工程建设中找准行业技术创新难题,将技术创新成果应用于工程建设之中,建立健全科技成果转化机制,形成“需求牵引创新、创新驱动产业”的良性循环。深度参与两级集团科研项目、企业级科研项目,通过“重大专项攻关+市场化转化”双轮驱动,打造了集技术研发、成果转化、项目应用于一体的创新生态链。与合工大、东南大学等知名高校共建创新联合体,依托高校基础研究与人才优势,协同开展工程技术攻关。公司在科技创新过程中,不仅高度重视并努力研发成果,同时还及时地对成果进行技术秘密或专利保护。
1)为了研发本成果,前期投入约20万元,目前已经形成授权专利且在项目中进行了实际应用,近期将本成果申报高价值推广专利。未来团队将会在漂浮式光伏技术开发方面投入更多的人力和物力,不断完善我院漂浮式光伏的技术水平。2)经过本本成果及相关成果的应用,我院漂浮式光伏电站设计水平达到国内领先水平,有效节约土地资源、缩短工程建设周期,控制工程造价,有利于维护当地生态环境,保障当地居民的利益,不仅提升了中国能建的社会形象,更好的为社会服务,同时也实现了以人为本的科学发展观的基本要求,社会效益显著。3)本成果在颍上县古城采煤沉陷区130MW光伏电站项目、潘集区泥河镇潘一矿采煤沉陷区150MW光伏电站项目、淮能电力凤台丁集矿采煤沉陷区一期20万千瓦光伏电站项目等多个项目中应用,获得业主一致好评,有利于提升电力建设形象。4)本成果及相关成果获“2024年度中电工程科技进步奖二等奖”、“2024年度中国能建科技进步奖二等奖”以及“2024年度电力工程科学技术进步奖三等奖”等多个奖项,技术优势明显,填补了在国内光伏领域的空白,通过在实际工程中的应用,降本增效。5)目前,我院在全国乃至全球范围内水面漂浮式光伏电站项目装机容量第一(约2GW)。行业影响力大,口碑较好。
该成果为水面漂浮式光伏类成果,属于我院水面漂浮式光伏成果系统的一部分,提升了我院在水面漂浮式光伏领域的核心竞争力,目前我院在全国乃至全球范围内水面漂浮式光伏电站项目装机容量第一(约2GW)。为促进成果价值的实现,我院将这一系列成果在我院所参与的水面漂浮式光伏电站项目进行运用,对处于开发前期阶段的项目,通过合理设计规划,向建设单位积极推荐,推动成果落实。同时在市场竞争中,我院通过该系列成果的技术优势,为我院项目招投标取的巨大优势,后续成功竞得淮能电力凤台丁集矿采煤沉陷区二期光伏电站项目、淮能电力潘集采煤沉陷区一二期光伏发电项目、大唐凤台新集光伏发电项目及华润州来凤台县张集光伏电站(一期)项目等一系列项目的前期设计或后期实施。转化方式为技术咨询和技术服务为主。