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技术方案

本发明专利技术公开了适应大变幅、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。本发明专利技术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。本发明专利技术使浮体受力均匀，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。

Water surface photovoltaic anchorage system adapted to large amplitude and high velocity water area and its design and construction method

The invention discloses a photovoltaic system adapt to the water surface waters and high velocity anchorage design and construction method of large amplitude, and the system comprises a pipe arranged on the photovoltaic array in the waters around, a pulley assembly is arranged on the Pipe Co., limited steel support and is arranged on the pulley components outside of the PV array connected by anchor rope. The present invention by setting a limit pulley assembly in the pipe surface, the anchor rope connecting pipe and PV array is always located in the horizontal direction, with the change of water level rising or falling, no need to set a large number of anchor rope, it can adapt to a change of water level, and avoid the water level changes lead to the instability of the anchoring system. The invention makes the floating body uniformly force, and the photovoltaic array has smaller vibration and deflection. It can be applied to the waters with large water level and high flow speed, and it can effectively guarantee the overall stability of the surface photovoltaic power station under severe environmental conditions.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及光伏发电
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有
技术介绍
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，本专利技术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：其中F水平为光伏阵列该侧的设计水平载荷，Qmax为单根锚绳最大设计拉力的水平分力；将所述光伏阵列沿对角线方向外围四角设置分别设置管桩，则管桩的数量为所述光伏阵列每一侧的管桩的个数的和再加上四角管桩个数的和；2)设计光伏阵列靠河岸侧边的管桩的位置：最高水位水边线与最低水位水边线的距离为L1，所述光伏阵列靠河岸侧边的管桩距离水边线的距离为L2，满足L2≥L1，以防止阵列低水位搁浅；3)计算管桩与光伏阵列的距离L3：根据太阳能光伏阴影间距公式，计算最低水位管桩阴影不遮挡光伏板时，管桩与阵列间的水平距离L34)计算锚绳的夹角θ：其中，L4为光伏阵列边长。优选地，所述施工步骤包括：5)根据所述靠河岸侧边的桩距离水边线的距离为L2、不同方向单侧桩的个数N，在光伏阵列四周确定位置进行打桩；6)将预制成型的限位滑轮组件从管桩顶部套入，用锚绳绕过所述限位滑轮组件；7)将钢支架安装于光伏阵列最外围走道浮体的上表面，并采用刚性螺栓固定；8)将所述锚绳两自由端分别连接于两个钢支架上，至此完成了水面光伏阵列锚固系统的安装。优选地，所述步骤8)中分别与锚绳两自由端连接的两个钢支架之间的距离根据锚绳的夹角θ确定。本专利技术具有以下有益效果：(1)管桩桩端进入持力层一定深度，为光伏阵列提供稳定的抗风、抗浪、抗流的能力；桩位固定不动，能够有效限制光伏阵列的偏移，同时可以有效避免锚固系统在高流速中偏移设计位置、不能达到设计作用效果；(2)管桩设置限位滑轮结构，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；(3)通过滑轮将锚绳的受力一分为二，连接于光伏阵列上，使光伏阵列连接点受力均匀，避免应力集中导致浮体破损，有助于延长浮体的使用寿命，提高系统整体稳定性；(4)限位滑轮结构通过若干个滚轮与管桩侧表面相切，减小其与管桩侧表面的摩擦，有助于延长限位滑轮结构的使用寿命。附图说明图1为本专利技术适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统示意图；图2为光伏阵列及其锚固系统适应水位变化图；图3为限位滑轮结构连接俯视图；图4为限位滑轮结构侧视图；图5为相邻光伏阵列共桩锚固系统示意图。图中：最高水位水边线A，最低水位水边线B，施工水位水边线C，最高水位水边线与最低水位水边线间距L1，阵列靠近河岸一侧的管桩距离当时水边线的距离L2，管桩与阵列的水平间距L3，L4为光伏阵列边长。光伏阵列1，管桩2，管桩桩顶3，目标水域最高水位4，限位滑轮组件5，最低水位6，锚绳7，钢支架8，漂浮支撑9，限位滑轮10，连接滑轮11，走道浮体12，固定连接件13，固定环14，锚绳滑动轨道15。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本专利技术的限制。如图1～图4所示，本专利技术一种适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，包括设置于光伏阵列1四周水域中的管桩2，管桩2上设置有限位滑轮组件5，限位滑轮组件5与设置于光伏阵列1外侧的钢支架8通过锚绳7连接。光伏阵列1四角位置为整个光伏阵列1中受力较大的位置，为了均匀锚绳7的受力，在沿光伏阵列1对角线方向分别布置1根或者多根管桩。钢支架8通过刚性螺栓与光伏阵列1最外围走道浮体12上表面连接。钢支架8的材料可为不锈钢、镀锌钢等，结构形式可为独立型钢、焊接组合成型的钢结构。本实施例中钢支架8采用不锈钢角钢，长度为可连接单个浮体一侧两个耳板的距离。管桩2与光伏阵列1通过水平方向锚绳7连接，锚绳7通过限位滑轮组件5与管桩2相连、通过钢支架8与光伏阵列1相连，限位滑轮组件5嵌套于管桩上，贴合管桩2侧面上下移动。限位滑轮组件5包括漂浮支撑9、限位滑轮10和连接滑轮11，漂浮支撑9为设置于管桩2外周的框架结构，限位滑轮10具有在管桩2表面滑动的滚轮，并且滚轮与漂浮支撑9的内侧固定连接，连接滑轮11通过固定连接件13与漂浮支撑9的外侧固定连接，锚绳7绕过连接滑轮11与两个钢支架8连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：包括设置于光伏阵列(1)四周水域中的管桩(2)，所述管桩(2)上设置有限位滑轮组件(5)，所述限位滑轮组件(5)与设置于光伏阵列(1)外侧的钢支架(8)通过锚绳(7)连接。

【技术特征摘要】
1.一种适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：包括设置于光伏阵列(1)四周水域中的管桩(2)，所述管桩(2)上设置有限位滑轮组件(5)，所述限位滑轮组件(5)与设置于光伏阵列(1)外侧的钢支架(8)通过锚绳(7)连接。2.根据权利要求1所述的适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述限位滑轮组件(5)包括漂浮支撑(9)、限位滑轮(10)和连接滑轮(11)，所述漂浮支撑(9)为设置于管桩(2)外周的框架结构，所述限位滑轮(10)具有在管桩(2)表面滑动的滚轮，并且所述滚轮与漂浮支撑(9)的内侧固定连接，所述连接滑轮(11)通过固定连接件(13)与漂浮支撑(9)的外侧固定连接，所述锚绳(7)绕过连接滑轮(11)与两个钢支架(8)连接。3.根据权利要求1所述的适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述光伏阵列(1)沿对角线方向外围四角分散均匀布置若干根管桩(2)，管桩数量n为，1≤n≤5。4.根据权利要求1所述的适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述漂浮支撑(9)为封闭几何形状的框架结构，所述漂浮支撑(9)的特征长度大于管桩(2)直径的3％～40％。5.根据权利要求2所述的适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述连接滑轮(11)外围设置有供锚绳(7)放置的锚绳滑动轨道(15)，锚绳滑动轨道(15)靠近漂浮支撑(9)的一侧设置有固定环(14)防止锚绳(7)脱落。6.根据权利要求5所述的适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述锚绳(7)为回折成两部分的一根锚绳，其两端分别连接于光伏阵列(1)外侧的两个钢支架(8)，回折部分位于限位滑轮组件(5)的锚绳滑动轨道(15)内，回折点位于固定环(14)处，两部分的锚绳(7)具有夹角θ，θ的取值范围应在10°～90°之间。7.根据权利要求5所述的适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述漂浮支...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爽，赵鑫，刘海波，喻飞，陶铁铃，张顺，陈玉梅，张鹏，张涛，金乾，
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：湖北,42