浮式光伏系泊系统动力响应特性研究

段斐

摘要——本文基于一个典型的2.14MW的浮式光伏阵列，基于三维势流理论建立了数值模型，对其运动和系泊缆张力特性进行了分析。研究了波浪载荷、风载荷和水流载荷作用下浮式系统的运动和系泊缆张力特征。通过研究发现，风载荷对浮式光伏阵列的运动和系泊张力影响最大，波浪和水流对响应的影响非常有限。

关键词-浮式光伏;系泊系统;环境载荷;动力响应

1 背景介绍

陆地光伏电站的发展需要大面积的建设用地，很容易在植被保护、农业规划和城市发展方面发生用地冲突。在水库、湖泊和废弃水体上应用浮式光伏电站是一个很好的替代方案。浮式光伏电站重新利用了闲置水面，还可以利用水蒸发来起到自然降温的冷却效果[1]。浮式光伏可覆盖水面，减少因蒸发而造成的水分损失[2]。Dai等人[3]分析了浮体的结构强度，数值计算结果与实验结果的比较表明，有限元法可以很好地模拟浮子的位移。Li等人[4]利用三维势理论研究了浮体的水动力性能和波浪荷载，通过有限元分析浮体的应力分布表明高密度聚乙烯（HDPE）能满足结构强度要求。Kim等人[5]介绍了一种由纤维增强聚合物（FRP）制成的浮式光伏浮体，并根据相关设计规范研究了浮式光伏阵列的系泊张力。

本文研究了浮式光伏在波浪、风和海流条件下的动态响应。以一个典型的浮式光伏阵列为研究对象，利用位势理论和系泊缆动力学模型建立了数值模型，研究浮式光伏在波浪载荷、风载荷和水流载荷作用下的系泊张力和位移，并对浮式光伏阵列上的关键载荷进行了分析。……