作者：劉冰冰

來源：計(jì)鵬新能源

原標(biāo)題：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)萘浚?我國“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》GB 50009-2012

　　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)GB 50797-2012) 

　　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，如有錯(cuò)誤，敬請指正。