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  • 漂浮式水上光伏混凝土錨塊初步設(shè)計

    2018-04-04 11:14:45 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
    根據(jù)國家能源局下發(fā)的《太陽能利用十三五發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿)》及2015年底我國光伏累計裝機總?cè)萘浚覈迤陂g每年光伏裝機容量約為20...

    根據(jù)國家能源局下發(fā)的《太陽能利用十三五發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿)》及2015年底我國光伏累計裝機總?cè)萘浚覈?ldquo;十三五”期間每年光伏裝機容量約為20GW。在大家都為這20GW的土地與屋頂資源犯愁的時候,水上光伏的潛力卻還沒有被充分挖掘。據(jù)統(tǒng)計,中國有9.1萬km2的湖泊,其中1km2以上的有2700多個;8.6萬座水庫總面積超3842萬畝。僅以淡水水域資源來看,如果鋪滿可以安裝光伏電站1.5萬GW,即使只有10%,也可以安裝1500GW,因此水上光伏未來大有可為。

    水上光伏基礎(chǔ)根據(jù)水深的不同,主要分為預制混凝土管樁基礎(chǔ)和漂浮式基礎(chǔ)兩種,漂浮式基礎(chǔ)又主要分為:傳統(tǒng)浮筒+支架基礎(chǔ)和光伏專用一體化浮筒基礎(chǔ)。上期小編介紹了光伏專用一體化浮筒基礎(chǔ)水下混凝土錨塊進行初步設(shè)計,本期小編仍以湖北省荊州市某水面為例,對傳統(tǒng)浮筒+支架基礎(chǔ)水下混凝土錨塊進行初步設(shè)計。此種形式的光伏方陣仍是由一個個小的單元(一個陣列)組成,因此在實際計算時,化整為零,選取一個單元作為研究對象,進行混凝土錨塊的初步設(shè)計。

    支架設(shè)計

    圖一(傳統(tǒng)浮筒+光伏支架方案實景圖)

    方陣排列圖

    圖二(方陣排列圖)

    方陣單元

    圖三(光伏方陣單元)

    1參考規(guī)范

    《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009—2012

    《光伏電站設(shè)計規(guī)范》GB50797—2012

    2荷載標準值計算

    2.1恒荷載:

    每塊光伏組件的尺寸:1650mm×992mm×40mm

    太陽能板質(zhì)量:

    支架重:5.3976KN

    單個浮筒尺寸:500mm*500mm*400mm

    浮筒總重:單個浮筒重7kg→86×7×9.8÷1000=5.9KN

    恒荷載標準值:SGK=(4.3512+5.3976)*2+5.9=25.4KN

    2.2風荷載:

    根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012

    項目所在具體位置:湖北荊州

    基本風壓:0.30KN/m2

    地面粗糙度類別:A

    風振系數(shù)βz=1.09

    風壓高度變化系數(shù)μz=1.0

    組件與水平地面的角度θ=18°

    負風壓荷載體型系數(shù)μs=-1.3(根據(jù)GB50797-2012)

    作用在組件上的逆風風荷載:

    所以,作用在組件豎向方向的逆風風荷載:

    風向荷載

    F=Wk*S=-0.425×39.2832=-16.695kN

    F向上=F*cos18°=-15.878kN

    F水平=F*sin18°=-5.159kN

    3荷載組合

    最不利負載組合為:

    1.0恒+1.4風

    =1.0×25.4-1.4×15.878=3.171KN

    4混凝土錨塊配重初步設(shè)計

    根據(jù)(1.0永久荷載-1.4*1.0逆風荷載)計算結(jié)果,

    1.0×25.4-1.4×15.878=3.171KN>0

    所以混凝土錨重塊在豎向受力上無需特別考慮,只需考慮受水平風力時,混凝土錨塊在水下不移動即可。

    混凝土

    圖四(混凝土錨塊、錨繩設(shè)計)

    水下錨塊錨繩設(shè)計一般采用以上的形式。

    由于混凝土錨塊水下受力比較復雜,現(xiàn)假設(shè)一定的邊界條件:

    (1)不考慮水的阻力;

    (2)混凝土錨塊與水下地面的摩擦系數(shù)為μ=0.8;

    (3)錨繩與水平面的夾角為45°;

    由以上計算可知風的水平荷載F水平=-5.159kN

    考慮到水的浮力問題,設(shè)混凝土錨塊體積為V(混凝土的密度2500kg/m3、水的密度為1000kg/m3),

    要使用錨塊不移動則:

    水平力

    5.159×1000×cos45°2≤0.8×(2500×V×9.8-1000×V×9.8)

    V≥0.219

    取V=0.219m3;

    m=0.219×2500=547.5kg

    則一個光伏單元可采用兩個質(zhì)量為547.5kg的混凝土錨塊。

    以上即為傳統(tǒng)浮筒+支架基礎(chǔ)混凝土錨塊配重初步設(shè)計過程。

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    責任編輯:蔣桂云

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