漂浮式水上光伏混凝土錨塊初步設(shè)計(jì)
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(jì)裝機(jī)總?cè)萘?,我?ldquo;十三五”期間每年光伏裝機(jī)容量約為20GW。在大家都為這20GW的土地與屋頂資源犯愁的時(shí)候,水上光伏的潛力卻還沒有被充分挖掘。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國有9.1萬km2的湖泊,其中1km2以上的有2700多個(gè);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(yù)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(jìn)行初步設(shè)計(jì),本期小編仍以湖北省荊州市某水面為例,對(duì)傳統(tǒng)浮筒+支架基礎(chǔ)水下混凝土錨塊進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。此種形式的光伏方陣仍是由一個(gè)個(gè)小的單元(一個(gè)陣列)組成,因此在實(shí)際計(jì)算時(shí),化整為零,選取一個(gè)單元作為研究對(duì)象,進(jìn)行混凝土錨塊的初步設(shè)計(jì)。
圖一(傳統(tǒng)浮筒+光伏支架方案實(shí)景圖)
圖二(方陣排列圖)
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(jì)規(guī)范》GB50797—2012
2荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)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(gè)浮筒尺寸:500mm*500mm*400mm
浮筒總重:單個(gè)浮筒重7kg→86×7×9.8÷1000=5.9KN
恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值:SGK=(4.3512+5.3976)*2+5.9=25.4KN
2.2風(fēng)荷載:
根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012
項(xiàng)目所在具體位置:湖北荊州
基本風(fēng)壓:0.30KN/m2
地面粗糙度類別:A
風(fēng)振系數(shù)βz=1.09
風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=1.0
組件與水平地面的角度θ=18°
負(fù)風(fēng)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(fēng)風(fēng)荷載:
所以,作用在組件豎向方向的逆風(fēng)風(fēng)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(fù)載組合為:
1.0恒+1.4風(fēng)
=1.0×25.4-1.4×15.878=3.171KN
4混凝土錨塊配重初步設(shè)計(jì)
根據(jù)(1.0永久荷載-1.4*1.0逆風(fēng)荷載)計(jì)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(fēng)力時(shí),混凝土錨塊在水下不移動(dòng)即可。
圖四(混凝土錨塊、錨繩設(shè)計(jì))
水下錨塊錨繩設(shè)計(jì)一般采用以上的形式。
由于混凝土錨塊水下受力比較復(fù)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(jì)算可知風(fēng)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(dòng)則:
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(gè)光伏單元可采用兩個(gè)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(jì)過程。

責(zé)任編輯:蔣桂云
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