根據(jù)國(guó)家能源局下發(fā)的《太陽(yáng)能利用十三五發(fā)展規(guī)劃(征求意見(jiàn)稿)》及2015年底我國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘浚覈?guó)“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(méi)有被充分挖掘。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)有9.1萬(wàn)km2的湖泊，其中1km2以上的有2700多個(gè);8.6萬(wàn)座水庫(kù)總面積超3842萬(wàn)畝。僅以淡水水域資源來(lái)看，如果鋪滿可以安裝光伏電站1.5萬(wàn)GW，即使只有10%，也可以安裝1500GW，因此水上光伏未來(lái)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(yáng)能板質(zhì)量：

支架重：5.3976KN

單個(gè)浮筒尺寸：500mm*500mm*400mm

浮筒總重：?jiǎn)蝹€(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(wú)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(wèn)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(guò)程。