一种分段式光伏方阵锚固系统及其计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分段式光伏方阵锚固系统，包括多组沉于水底的锚块、悬链、第一锚绳和漂浮于水面的光伏方阵，所述第一锚绳的一端与光伏方阵连接，第一锚绳的另一端与悬链的上端相连；还包括第二锚绳，第二锚绳的两端分别与悬链的下端和锚块相连。还公开了一种分段式光伏方阵锚固系统计算方法。本发明专利技术通过设置第一锚绳、悬链、第二锚绳以及浮体，保证低水位时锚固系统所受的回复力能抵抗环境载荷，各光伏方阵的偏移在一定范围内，不发生碰撞；另外通过设置浮体和一定长度或单位长度重量的悬链，使得光伏方阵在高水位时，锚链段顶端张力满足整个浮体储备浮力和连接机构强度的要求，不会拉坏浮体结构或拉沉浮体。坏浮体结构或拉沉浮体。坏浮体结构或拉沉浮体。

【技术实现步骤摘要】
一种分段式光伏方阵锚固系统及其计算方法


[0001]本专利技术涉及水上光伏发电
，具体涉及一种分段式光伏方阵锚固系统及其计算方法。
技术背景
[0002]目前，漂浮式水上光伏方阵可建设在水库库汊和湖泊周边等区域。当水域的水位发生变化时，光伏方阵会随着水位的变化而升降。现有的锚固系统一般通过预留锚绳余量，采用弹力绳、副锚或添加浮子、重块等方式来适应水位变化。在低水位时，光伏方阵相对水底距离变小，锚绳变得松弛，无法提供有效的回复力，方阵在外部环境力的作用下会产生较大偏移；在高水位时，光伏方阵相对水底距离变大，锚绳被拉紧，过大的顶端张力可能拉坏浮体耳板或锚固支架。
[0003]公布号为CN113955013A的中国专利技术专利公开了一种水上光伏阵列锚固装置及锚固方法，所述锚固装置包括多组固定于水底的桩体或沉于水底的锚块、悬链以及锚绳；所述悬链一端连接锚块或桩体，另一端与锚绳一端连接；所述锚绳另一端连接水上光伏阵列。但当水位变幅达到20m时，由于悬链段位于锚绳下端，悬链段的长度也会很大，导致高水位时锚绳顶端张力过大，可能拉坏或拉沉浮体；若减小悬链段的重量，则低水位时锚固系统所受的回复力减小，方阵的偏移范围变大，可能与相邻的方阵发生碰撞。因此难以兼顾高、低水位时光伏方阵的定位要求。
[0004]因此，亟需提出一种适应大水位变幅的光伏方阵锚固系统及其计算方法，保证低水位时锚固系统所受的回复力能抵抗环境载荷，各光伏方阵的偏移在一定范围内，不发生碰撞；高水位时，锚链段的顶端张力不超过浮体耳板或锚固支架连接处的许用强度。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种分段式光伏方阵锚固系统及其计算方法，保证低水位时锚固系统所受的回复力能抵抗环境载荷，各光伏方阵的偏移在一定范围内，不发生碰撞；高水位时，锚链段的顶端张力不超过浮体耳板或锚固支架连接处的许用强度。
[0006]本专利技术提供一种分段式光伏方阵锚固系统，包括多组沉于水底的锚块、悬链、第一锚绳和漂浮于水面的光伏方阵，所述第一锚绳的一端与光伏方阵连接，所述第一锚绳的另一端与悬链的上端相连；
[0007]还包括第二锚绳，所述第二锚绳的两端分别与悬链的下端和锚块相连。
[0008]进一步地，所述第一锚绳的材质为耐腐蚀的镀锌钢缆、不锈钢或高分子纤维。
[0009]进一步地，所述第二锚绳的材质为具有耐磨和耐腐蚀的镀锌钢缆。
[0010]进一步地，所述悬链为镀锌的有挡锚链，所述有挡锚链的直径不小于20mm。
[0011]进一步地，所述光伏方阵的布置形式为方形，每条边上均设置有多个首尾相连的浮体，多根所述第一锚绳依次间隔绑接在浮体上。
[0012]进一步地，单个所述浮体包括浮体主体、多个拉环以及设置在所述浮体主体两端
的吊耳；所述拉环用于绑接所述第一锚绳，所述吊耳用于绑接相邻两个浮体主体，所述吊耳上开设有通孔，相邻两个所述浮体通过穿过通孔的螺栓相连接。
[0013]另外，本专利技术还提供一种分段式光伏方阵锚固系统计算方法，包括以下步骤：
[0014]S1、根据光伏方阵的安装地点和水文条件，确定安装地点的最高水位H
max
、最低水位H
min
、锚固半径R，再根据光伏方阵的规模大小来确定锚链段的总数量以及悬链的单位长度重量，根据各个光伏方阵的布置间距并考虑运维通道来确定光伏方阵在最低水位H
min
时的最大偏移量；
[0015]S2、根据所述最高水位H
max
和锚固半径R来确定整个锚链段的总长度L，所述整个锚链段的总长度L为第一锚绳的长度L1、悬链的长度L2和第二锚绳的长度L3之和，并假定所述第一锚绳的长度L1和第二锚绳的长度L3相同；
[0016]S3、计算光伏方阵位于最高水位H
max
时，根据浮体的储备浮力和第一锚绳与光伏方阵间的连接强度，确定所述悬链的长度L2；
[0017]S4、计算光伏方阵位于最低水位H
min
时，分别计算第一锚绳在不同长度下，所述光伏方阵在最大偏移量时的水平回复力Q，并确定所述水平回复力Q最大时对应的第一锚绳长度L1和第二锚绳的长度L3；
[0018]S5、计算作用在光伏方阵上的环境载荷，判断锚固系统在指定偏移处能否提供足够的回复力抵抗环境载荷，若锚固系统的水平回复力Q大于光伏方阵所受环境载荷，则该锚固系统能满足大水位变幅下光伏方阵的定位要求；若锚固系统的水平回复力Q小于光伏方阵所受环境载荷，则可增加悬链的单位长度重量或长度L2，返回重新计算步骤S3～S4，直至最终锚固系统的水平回复力Q大于光伏方阵所受环境载荷，得到最终所述第一锚绳的长度L1、悬链的长度L2和单位长度重量，以及第二锚绳的长度L3。
[0019]进一步地，所述整个锚链段的总长度L的表达式为：
[0020][0021]其中H
max
为光伏方阵安装地点的最高水位，R为光伏方阵的锚固半径，K为锚链段长度的余量因子，其大小为1.02～1.03。
[0022]进一步地，所述分别计算第一锚绳在不同长度下，所述光伏方阵在最大偏移量时的水平回复力Q包括以下计算步骤：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030]其中n为整个锚链段的分段数，其值为3，L
k
,S
k
,h
k
分别为第k段锚链段的总长度，水平长度和竖直长度，L,S和H分别为整个锚链段的总长度，水平长度和竖直长度；Q为整个锚链段提供的水平回复力，T为整个锚链段的顶端张力，θ
k
为第k段锚链段的水平倾角，W
k
为第k段锚链段的单位长度重量，k的值取1、2或3。
[0031]相比与现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0032]1、本专利技术通过设置浮体和一定长度或单位长度重量的悬链，使得光伏方阵在高水位时，锚链段顶端张力满足整个浮体储备浮力和连接机构强度的要求，不会拉坏浮体结构或拉沉浮体；
[0033]2、本专利技术与现有技术中添加重块、浮子等方式相比，锚链段中间段的悬链的质量分布均匀，锚固系统的回复力随水位和方阵偏移的变化是连续的，不会造成应力突变或受力不均匀，使得锚链段突然被拉断的问题；
[0034]3、本专利技术采用三段式的锚链段，通过悬链的自重来调节整条锚链段的形状和受力，当低水位时，悬链全部或部分被拉起，光伏方阵在锚链段预张力的作用下平衡；当方阵发生偏移时，偏移侧悬链的悬空段减少，另一侧的悬链被拉起，同时锚链段与竖直方向的夹角也发生改变，产生的回复力使方阵回到平衡位置；当水位上升时，悬链被全部拉起，锚固系统的预张力增大，能更有效地提供回复力；
[0035]4、本专利技术通过锚固系统的计算方法，通过选择合适长度的第一锚绳、悬链和第二锚绳，保证了锚固系统整体提供的水平回复力大于光伏方阵所受环境载荷，从而保证各光伏方阵的偏移在一定范围内，不发生碰撞；另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分段式光伏方阵锚固系统，包括多组沉于水底的锚块(1)、悬链(2)、第一锚绳(3)和漂浮于水面的光伏方阵(5)，所述第一锚绳(3)的一端与光伏方阵(5)连接，所述第一锚绳(3)的另一端与悬链(2)的上端相连；其特征在于：还包括第二锚绳(4)，所述第二锚绳(4)的两端分别与悬链(2)的下端和锚块(1)相连。2.根据权利要求1所述的一种分段式光伏方阵锚固系统，其特征在于：所述第一锚绳(3)的材质为耐腐蚀的镀锌钢缆、不锈钢或高分子纤维。3.根据权利要求1所述的一种分段式光伏方阵锚固系统，其特征在于：所述第二锚绳(4)的材质为具有耐磨和耐腐蚀的镀锌钢缆。4.根据权利要求1所述的一种分段式光伏方阵锚固系统，其特征在于：所述悬链(2)为镀锌的有挡锚链，所述有挡锚链的直径不小于20mm。5.根据权利要求1所述的一种分段式光伏方阵锚固系统，其特征在于：所述光伏方阵(5)的布置形式为方形，每条边上均设置有多个首尾相连的浮体(6)，多根所述第一锚绳(3)依次间隔绑接在浮体(6)上。6.根据权利要求5所述的一种分段式光伏方阵锚固系统，其特征在于：单个所述浮体(6)包括浮体主体(61)、多个拉环(63)以及设置在所述浮体主体(61)两端的吊耳(62)；所述拉环(63)用于绑接所述第一锚绳(3)，所述吊耳(62)用于绑接相邻两个浮体主体(61)，所述吊耳(62)上开设有通孔(621)，相邻两个所述浮体(6)通过穿过通孔(621)的螺栓相连接。7.一种用于权利要求1～6中任一项所述的一种分段式光伏方阵锚固系统的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据光伏方阵(5)的安装地点和水文条件，确定安装地点的最高水位H
max
、最低水位H
min
、锚固半径R，再根据光伏方阵(5)的规模大小来确定锚链段的总数量以及悬链(2)的单位长度重量，根据各个光伏方阵(5)的布置间距并考虑运维通道来确定光伏方阵(5)在最低水位H
min
时的最大偏移量；S2、根据所述最高水位H
max
和锚固半径R来确定整个锚链段的总长度L，所述整个锚链段的总长度L为第一锚绳(3)的长度L1、悬链(2)的长度L2和第二锚绳(4)的长度L3之和，并假定所述第一锚绳(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，贺华成，喻飞，苏毅，张顺，刘玉亮，袁博，刘爽，肖固城，戢波华，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：