[发明专利]适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统及设计施工方法

说明书

本发明公开了适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统及设计施工方法，所述系统包括设置于光伏阵列四周水域中的管桩，管桩上设置有限位滑轮组件，限位滑轮组件与设置于光伏阵列外侧的钢支架通过锚绳连接。本发明通过在管桩表面设置限位滑轮组件，使连接管桩和光伏阵列的锚绳始终位于水平方向，随水位变化上升或下降，无需预留大量锚绳，即可适应大幅的水位变化，且避免了因水位变化导致锚固系统不稳定。本发明使浮体受力均匀，光伏阵列震荡、偏转较小，可应用于水位变化大、水流流速高的水域，在严苛的环境条件下仍能有效保障水面光伏电站的整体稳定性。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体地指一种适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统及设计施工方法。

背景技术

随着国内两淮采煤沉陷区开始大规模建设水面光伏电站，漂浮式水面光伏电站的稳定性及其锚固系统的设计备受瞩目。目前，多数漂浮式水面光伏电站的锚固系统都是仿照船舶系泊系统进行“经验式照搬”，无论是打桩锚固还是抛锚锚固都缺少可靠的计算依据。锚固的设计多是试验性地逐渐增加锚固系统的强度，或是无法保证极限工况下光伏阵列的稳定性，或是设计过于保守，无法满足电站的经济性要求。

随着水面光伏电站的迅猛发展，漂浮式水面光伏电站逐渐从平静的采煤沉陷区及水库水面发展到水位变幅大、水流速度快的河流水面，水面光伏阵列锚固系统面临更为严峻的考验。锚块在流速较大的水域中，受到较大的风浪流冲击，极易发生走锚等情况，无法保障光伏阵列稳定性。光伏阵列会随着水位的变化而上升、下降，水位变幅较大时光伏阵列存在一定的不稳定隐患。目前已有的锚固系统一般通过预留锚绳余量的方法来适应水位的变化，但锚绳余量过大可能会导致阵列发生严重的偏转、偏移，影响阵列的稳定性及发电量，若阵列间距过小甚至有可能发生碰撞。因此研究一种适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统及安装方法是十分重要的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术不足之处，提出一种适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统及设计施工方法，浮体受力均匀，光伏阵列震荡、偏转较小，可应用于水位变化大、水流流速高的水域，在严苛的环境条件下仍能有效保障水面光伏电站的整体稳定性。

为达到上述目的，本发明提及的一种适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特殊之处在于，包括设置于光伏阵列四周水域中的管桩，所述管桩上设置有限位滑轮组件，所述限位滑轮组件与设置于光伏阵列外侧的钢支架通过锚绳连接。

进一步地，所述限位滑轮组件包括漂浮支撑、限位滑轮和连接滑轮，所述漂浮支撑为设置于管桩外周的框架结构，所述限位滑轮具有在管桩表面滑动的滚轮，并且所述滚轮与漂浮支撑的内侧固定连接，所述连接滑轮通过固定连接件与漂浮支撑的外侧固定连接，所述锚绳绕过连接滑轮与两个钢支架连接。

更进一步地，所述光伏阵列沿对角线方向外围四角分散均匀布置若干根管桩，管桩数量n满足1≤n≤5。

更进一步地，所述漂浮支撑为封闭几何形状的框架结构，所述漂浮支撑的特征长度大于管桩直径的3％～40％。

更进一步地，所述连接滑轮外围设置有供锚绳放置的锚绳滑动轨道，锚绳滑动轨道靠近漂浮支撑的一侧设置有固定环防止锚绳脱落。

更进一步地，所述锚绳为回折成两部分的一根锚绳，其两端分别连接于光伏阵列外侧的两个钢支架，回折部分位于限位滑轮组件的锚绳滑动轨道内，回折点位于固定环处，两部分的锚绳具有夹角θ，θ的取值范围应在10°～90°之间。

更进一步地，所述漂浮支撑外围对称设置有两个连接滑轮，每个连接滑轮分别通过锚绳与一个光伏阵列连接。此方案可以使两个光伏阵列共用一组管桩，节约成本。

一种基于上述适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统的设计施工方法，包括设计步骤与施工步骤，其特征在于：所述设计步骤包括：

1)计算管桩数量：位于所述光伏阵列每一侧的管桩的个数计算公式为：