本發(fā)明涉及水上光伏設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及水上光伏浮箱。
背景技術(shù):
隨著土地利用形勢的日益緊張,很多國家和地區(qū)充分開發(fā)水上資源,大力推廣水上光伏發(fā)電技術(shù),將水上光伏電站作為一項(xiàng)新型的發(fā)電項(xiàng)目。
根據(jù)光伏支架形式,在水深大于3米時,一般采用漂浮電站,而水上漂浮式電站的特點(diǎn)在于:(1)開發(fā)效益大:不占用農(nóng)業(yè)和采礦的土地,提高了土地的綜合利用率;(2)保護(hù)水體:減少水面蒸發(fā)量及抑制藻類生長;(3)運(yùn)維方便,灰塵少,避免雜草陰影遮擋;(4)節(jié)能環(huán)保:浮箱材料100%可回收利用,不污染水體;(5)發(fā)電量優(yōu)勢:水面對光伏組件起到降溫、鏡面反射等的作用,發(fā)電量明顯高于地面電站。
水上光伏浮箱作為漂浮電站的主要載體,其原材料為高密度聚乙烯(外文名稱為High Density Polyethylene,簡稱為“HDPE”),由于其具有密度低,防酸堿性優(yōu)良、易于加工等特點(diǎn),因此,純HDPE作為目前水上光伏浮箱的原材料。但由于HDPE的光老化和熱氧老化性能,以純HDPE為原材料的水上光伏浮箱容易老化降解,使用壽命短,維修更換成本大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn),提供一種含氟材料的水上光伏浮箱,該水上光伏浮箱具有高耐候性,使用壽命長。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
水上光伏浮箱,包括暴露在環(huán)境中的外保護(hù)層,該外保護(hù)層的原料包括含氟高聚物和改性聚丙烯酸類樹脂,含氟高聚物為乙烯-四氟乙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物中的一種或幾種的共混物。
進(jìn)一步地,外保護(hù)層中還包括填充劑,該填充劑為鈦白粉、硫酸鋇、納米碳酸鈣、二氧化硅中的一種或幾種。
進(jìn)一步地,外保護(hù)層所含原料的配方為含氟高聚物20-100重量份、改性聚丙烯酸類樹脂0-80重量份,填充劑0-20重量份。
進(jìn)一步地,外保護(hù)層內(nèi)側(cè)設(shè)有起支撐作用的骨架層,該骨架層的原料包括高密度聚乙烯和功能性助劑,該功能性助劑為抗氧劑、耐寒劑、抗靜電劑、增韌劑、紫外吸收劑、光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑中的一種或多種。
進(jìn)一步地,骨架層所含原料的配方為高密度聚乙烯100重量份、功能性助劑:抗氧劑0-5重量份、耐寒劑0-3重量份、抗靜電劑0-3重量份、增韌劑0-10重量份、紫外吸收劑0-5重量份、光穩(wěn)定劑0-3重量份、熱穩(wěn)定劑0-3重量份。
進(jìn)一步地,外保護(hù)層和骨架層之間設(shè)有起粘結(jié)作用的中間層,該中間層的原料包括含氟高聚物和改性聚甲基丙烯酸類樹脂,其中,含氟高聚物為乙烯-四氟乙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物中的一種或幾種的共混物。
進(jìn)一步地,中間層中還包括高密度聚乙烯和功能性助劑,該功能性助劑為抗氧劑、耐寒劑、抗靜電劑、增韌劑、紫外吸收劑、光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑中的一種或多種。
進(jìn)一步地,中間層所含原料的配方為聚高聚物和改性聚丙烯酸類樹脂的共混物20-80重量份、高密度聚乙烯10-90重量份、功能性助劑:抗氧劑0-5重量份、耐寒劑0-3重量份、抗靜電劑0-3重量份、增韌劑0-10重量份、紫外吸收劑0.5-3重量份、光穩(wěn)定劑0-3重量份、熱穩(wěn)定劑0-3重量份。
優(yōu)選的,改性聚丙烯酸類樹脂是指增韌改性、增強(qiáng)改性或者增韌增強(qiáng)兼具的改性聚甲基丙烯酸甲酯。
本發(fā)明的有益效果是:與傳統(tǒng)以純高密度聚乙烯為原料的浮箱相比,本發(fā)明水上光伏浮箱采用三層共擠結(jié)構(gòu),以含氟高聚物為主要原材料,使得水上光伏浮箱具有高反射率,即可降低浮箱表面溫度,提高組件發(fā)電效率;還具有低紫外線透過率,降低光對水上光伏浮箱的老化降解,延長水上光伏浮箱的使用壽命。本發(fā)明水上光伏浮箱外保護(hù)層低有害物質(zhì)析出率,環(huán)保且可再回收利用。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明中的技術(shù)方案,下面對實(shí)施例描述中所使用的附圖及附圖標(biāo)記做簡單介紹。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為對角拉力試驗(yàn)示意圖;
圖3對邊拉力試驗(yàn)示意圖。
附圖標(biāo)記說明:1-外保護(hù)層、2-中間層、3-骨架層。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明,下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對本發(fā)明實(shí)施例中的方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
參見圖1所示,本發(fā)明實(shí)施例1至5的水上光伏浮箱,均包括暴露在環(huán)境中的外保護(hù)層1,外保護(hù)層1內(nèi)側(cè)設(shè)有起支撐作用的骨架層3,外保護(hù)層1和骨架層3之間設(shè)有起粘結(jié)作用的中間層2。
在實(shí)施例1至5的水上光伏浮箱中,外保護(hù)層1、中間層2和骨架層3中所含原料如表1所示。
其中:增強(qiáng)改性聚甲基丙烯酸甲酯是指在聚甲基丙烯酸甲酯中添加纖維增強(qiáng)劑、玻璃增強(qiáng)劑、納米材料增強(qiáng)劑或碳纖維增強(qiáng)劑,以提高聚甲基丙烯酸甲酯的強(qiáng)度;增韌改性聚甲基丙烯酸甲酯是指在聚甲基丙烯酸甲酯中添加橡膠類增韌劑或熱塑性彈性體增韌劑,以提高聚甲基丙烯酸甲酯的韌性;增強(qiáng)增韌改性聚甲基丙烯酸甲酯是同時添加了調(diào)高強(qiáng)度的增強(qiáng)劑和提高韌性的增韌劑的改性聚甲基丙烯酸甲酯。
表1實(shí)施例1至5水上光伏浮箱各層原料配方(重量份):
以表1的各原料配比成型的實(shí)施例1至5的水上光伏浮箱,分別進(jìn)行以下技術(shù)參數(shù)的測試。
按國家標(biāo)準(zhǔn)《緊固件橫向振動試驗(yàn)方法》GB/T 1043.1檢測簡支梁沖擊強(qiáng)度(單位:KJ/㎡);按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1040檢測拉伸強(qiáng)度(單位:MPa)和斷裂伸長率(單位:%);按《乙烯塑料的環(huán)境應(yīng)力破裂的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》國外標(biāo)準(zhǔn)ASTM D-1693檢測耐環(huán)境開裂應(yīng)力(單位:h);按防火等級UL-94檢測外保護(hù)層阻燃等級;按《塑料模塑件尺寸公差》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14486-2008檢測水上光伏浮箱的厚度(單位:mm);以2kg鐵球,2m高自由的測試標(biāo)準(zhǔn)檢測落錘沖擊水上光伏浮箱是否開裂;以整個水上光伏浮箱浸沒在水中24h的測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防滲漏試驗(yàn),檢測水上光伏浮箱是否發(fā)生滲漏;以《光伏組件的安全鑒定》標(biāo)準(zhǔn)IEC 61730為測試標(biāo)準(zhǔn),針對水上光伏的特點(diǎn),將IEC 61730標(biāo)準(zhǔn)中測試的條件-40℃~85℃,85%RH調(diào)整為-40℃~65℃,100%RH,結(jié)果以機(jī)械性能的保持率表示(要求保持率≧60%),檢測紫外加速老化性能、高低溫循環(huán)性能(試驗(yàn)箱型號:TC200)性能、濕—熱加速老化(試驗(yàn)箱型號:DH100)性能、濕—凍加速老化(試驗(yàn)機(jī)型號:HS10)性能;以50g/L+5g/L的NaCl溶液,PH控制在6.5-7.2,溫度35±2℃的溫度下連續(xù)對水上光伏浮箱噴霧,測試時間56天的測試標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行中性鹽霧測試;以耐化學(xué)性(95%酒精、2%NaOH、5%HCL溶液),測試時間45天的測試標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行耐酸堿測試;按《食品中脂肪的測定》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.6和《國家玩具安全技術(shù)規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn)GB6675-2014檢測有害物質(zhì)析出性能;以-40℃調(diào)節(jié)2h,2kg鐵球,2m高自由為測試標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行低溫落錘實(shí)驗(yàn),得出如表2所示的技術(shù)性能參數(shù)表。
表2實(shí)施例1至5水上光伏浮箱技術(shù)性能測試結(jié)果:
對實(shí)施例1至5的水上光伏浮箱分別進(jìn)行的對角拉力試驗(yàn)和對邊拉力試驗(yàn),具體測試方法如圖2和圖3所示。
對角拉力試驗(yàn):按圖2方式用的吊環(huán)固定試樣件耳部孔,沿P方向施力,測試速度為50mm/min,加大拉力P直至產(chǎn)品破壞,記下最大值F,見表2所示對角拉力的數(shù)據(jù)。
對邊拉力試驗(yàn):按圖3方式用吊環(huán)固定試樣件耳部孔,沿P方向施力,測試速度為50mm/min,加大拉力P直至產(chǎn)品破壞,記下最大值F,見表2所示對邊拉力的數(shù)據(jù)。
表2中,對比例*是某公司生產(chǎn)的以純高密度聚乙烯為原材料的單層結(jié)構(gòu)水上光伏浮箱的測試結(jié)果。
以上各個實(shí)施例均通過吹塑工藝成型。比較實(shí)施例1至5與對比例*的各項(xiàng)測試結(jié)果,說明采用三層共擠結(jié)構(gòu),高耐候的含氟材料的本發(fā)明水上光伏浮箱的拉伸強(qiáng)度、耐環(huán)境開裂應(yīng)力、紫外加速老化、耐候性等性能更優(yōu),使得本發(fā)明水上光伏浮箱的使用壽命更長。