漂浮式光伏电站中漂浮方阵的流荷载数值预报研究

漂浮式光伏电站遭遇突发泄洪等极端情况时流荷载骤增,对漂浮方阵的整体安全构成威胁,正确评估漂浮方阵的流荷载变得十分重要。以国家能源菏泽发电有限公司建设的某大型漂浮式光伏电站为例,首先基于计算流体力学(CFD)方法对单个浮体模型所受流荷载进行数值研究,确定符合计算要求的最优网格数量;然后通过计算光伏组件以10行10列(即10×10)方式排布的漂浮方阵在0°~90°流向角下的流荷载,得到该漂浮方阵最大流荷载流向和初步的流荷载分布规律;最后通过对比分别利用3D、2.5D和2D计算方法得到的30×28漂浮方阵流荷载计算结果,完成了195×98漂浮方阵整体流荷载的预测。研究结果显示:1)不同流向角下,0°流向角时漂浮方阵所受的流荷载最大,随着流向角增大流荷载逐渐减小;当流向角为90°时,流荷载达到最小值,仅为0°流向角时的48%左右。2)0°流向角时,迎流第1行浮体所受流荷载最大,受遮蔽效应影响,后续各行的流荷载逐渐减小。3)漂浮方阵所受流荷载基本不随列变化;30×28漂浮方阵中间某列采用2D和2.5D计算方法得到的漂浮方阵流荷载与采用3D计算方法所得的结果一致。研究成果可为漂浮式光伏电站等类似大规模漂浮式结构物的流荷载预报提供参考。

中国“光伏+采煤沉陷区”模式的发展研究

中国自开展“光伏+采煤沉陷区”模式建设的探索工作以来,多地以绿色能源创新应用带动采煤沉陷区经济转型,研究内容聚焦在“光伏+采煤沉陷区”模式的具体项目设计实践、地基稳定性评估、综合效益评估等方面,并取得了一些研究进展,但目前存在一些客观问题限制了该模式的推广应用。基于文献研究法,对中国“光伏+采煤沉陷区”模式发展的特征与规律进行了分析,总结其发展历程,对其推进过程中存在的客观问题进行了探索并提出了相应的解决措施。研究结果表明:1)中国“光伏+采煤沉陷区”模式的应用主要分布在具有高强度煤炭开采基础的地区。2)该模式下,光伏支架的选型与设计需要考虑沉陷稳定性、地层情况、洪水位及开发模式等多方面影响因素,并需要对项目进行包含经济效益、生态效益、社会效益在内的综合效益评估。3)该模式存在采煤沉陷区的土地性质发生变化未及时办理转用审批、电网建设滞后影响消纳通道、固定式水上光伏电站应用的便捷性与环保性有待提高等问题。4)在项目推进过程中,要确保光伏电站所用采煤沉陷区的土地权属合法合规;创新就地消纳模式;建议利用遥感和大数据手段监测水域情况,并通过高效智能运维管理对采煤沉陷区中水上光伏电站的稳定运行作出有效保障。5)建议在项目建设前期的采煤沉陷区治理中要优化政府财政支出,建立采煤沉陷区治理资金使用效率评估机制;不断拓宽资金渠道,完善管理及监督机制,从而提升财政补贴和项目投资在采煤沉陷区生态修复中的作用。

华能德州水上漂浮式光伏发电项目施工难点解决方案浅析

国内外的水上漂浮式光伏电站大多是规模小、环境条件简单的项目,因此其已有的项目经验不足以为大规模同类项目提供参考。详细介绍了华能德州丁庄水库光伏发电项目的设计和实施过程,总结并提炼了同类型光伏电站的设计经验及要点,完善了相关设计细节,探明了大型水上漂浮式光伏电站的施工难点,提供了解决方案,并进行了验证。结果显示:所提供的方案极大地提升了漂浮式光伏方阵尺寸的上限,减少了对水体环境的影响,节约了投资成本,为水上漂浮式光伏电站的未来发展提供了宝贵的经验和参考。

海上漂浮式光伏电站中光伏组件性能影响因素分析及解决策略

阐述了海上漂浮式光伏发电的应用现状,并分析了影响海上漂浮式光伏发电中光伏组件性能的因素,对未来海上漂浮式光伏发电的发展前景和研究方向进行了预测。分析结果显示:盐雾和海水的侵蚀、高紫外线辐射、高湿度等均会导致光伏组件出现腐蚀、老化和性能降低的情况。针对这些问题,需要在光伏组件材料选择、光伏组件检查和维护、先进的监测和控制技术方面加以关注。未来,海洋漂浮式光伏发电技术将面临新材料开发、技术革新和环保型解决方案等方面的研究需求。面对海洋漂浮式光伏发电领域的挑战需要政府、企业和研究机构的合作与创新,以推动其可持续发展。

光伏组件下沿泥带对发电量的影响分析及解决方案

对于建设在工商业屋顶的分布式光伏电站而言,由于其紧邻用电侧,降低了附加的输配电成本,且厂房业主用电可享受折扣;再加上国家政策的大力支持,近几年,此类光伏电站在中国中东部地区实现了飞速发展。但在后期运维中发现,建设于工商业屋顶的分布式光伏电站受屋顶坡度及施工条件的限制,光伏组件安装倾角一般为2°~6°,导致光伏组件除了表面易积灰外,其下沿边框处也堆积了一层厚泥带,极易影响光伏电站发电量。因此,亟需一种成本低、效能高、维护率低的解决方案。以建于西安市某工商业彩钢瓦屋顶的4.6 MW分布式光伏电站为实验场地,分别采用短期和长期两种测试方式,重点研究泥带对光伏组件发电量的影响,提出了利用导水排尘器清除积水和泥带的解决方式,并对其效果进行验证。研究结果显示:1)在保持光伏电站原有清洗状况不变的前提下,通过两年的长期测试发现,1#、2#和3#厂房屋顶安装有导水排尘器的各光伏支路的累计发电量平均值比未安装导水排尘器的光伏支路的累计发电量分别提升了5.17%、13.13%和0.58%;2)光伏组件的安装倾角越小,泥带对其发电量的影响越严重。

考虑连接件刚度影响的多浮体漂浮光伏方阵运动响应分析

基于多浮体运动响应计算方法,采用OrcaFlex软件,针对光伏电站漂浮方阵模型多浮体连接件刚度与其运动响应进行数值分析研究。首先,通过与有关浮体连接件试验进行对比,验证数值模拟的合理性;然后,开展对漂浮式光伏方阵在不同刚度连接件下多浮体六自由度运动的数值计算,对横纵浮体六自由度运动进行评估;最后,分析浮体间相对运动对连接件载荷之间的影响。研究结果表明:该研究模型随连接件刚度的增加,横向浮体整体运动响应大于纵向浮体,应更关注横向浮体的连接加强问题。连接件刚度较小时,浮体间的运动约束能力较差;刚度较大时,不利于抵抗浮体间的相互冲击,造成不必要的实际工程成本。

漂浮式光伏电站漂浮方阵的锚泊计算研究

漂浮式光伏电站通常为漂浮于开阔水面上的矩形方阵。为了保证漂浮式光伏电站的安全性,提高其发电效率,文章对其锚泊问题进行了研究。文章以170 m×170 m漂浮方阵为研究对象。为了解决大型多浮体锚泊力无法直接求解的问题,提出了采用计算流体力学(CFD)方法对漂浮方阵的风载荷、流载荷进行计算。此外,基于刚体化光伏电站漂浮方阵的方法,采用势流理论计算了漂浮方阵的波浪载荷,近似求解了该光伏方阵的锚泊力。最后,基于各个环境载荷,建立锚泊计算简化模型,对漂浮方阵锚泊系统的张力和偏移进行了评估。研究成果为漂浮式光伏电站漂浮方阵锚泊问题的研究提供参考。

光伏电站漂浮方阵波浪载荷数值分析研究

采取船舶与海洋工程通用软件SESAM,在鄱阳湖环境条件下,针对170 m×170 m大型漂浮方阵开展波浪载荷数值分析研究,研究在单位波幅规则波作用下漂浮方阵的波浪载荷随行列的变化规律,根据此规律获得整体漂浮方阵的波浪载荷,并据此计算50年一遇的极端条件下漂浮方阵所受的波浪载荷,为漂浮式光伏电站的系泊设计提供基础性数据及技术支持。

水上光伏电站现状及“一带一路”干旱区新模式

近年来,水上光伏电站作为光伏发电新形式取得了一定的发展,尤其是在水资源丰富地区发展势头强劲,但在干旱地区还未得到大力推广。我国倡导的"一带一路"中的古丝绸之路沿线国家大多处于干旱和半干旱地区,推广和发展水上光伏电站,具有广阔的前景。本文总结了水上光伏电站的发展现状,并对其发展现状及优势进行评述,深入分析"一带一路"沿线的"中国-中亚-西亚经济走廊"大多数国家的年降雨量、年蒸发量及夏秋季节平均日照时间,探讨得出干旱区与半干旱区具有降水少、蒸发损失大、光能资源丰富的特点,水上光伏电站在干旱区与半干旱区具有较好的发展前景。结合干旱区与半干旱区特点,应用光伏发电技术与防蒸发技术,提出一种适用于干旱区与半干旱区"产能""节水""控盐"为一体的水上光伏电站新模式。

水面光伏产业的发展趋势分析

当前,在全球倡导能源转型和推广使用清洁能源的背景下,继水力发电后,光伏发电已成为全球各国电力的重要来源。随着近年来光伏产业的迅猛发展,地面光伏电站的建设开始逐渐趋于饱和,并出现诸多问题和缺点,而水面光伏电站凭借其诸多优势正在被各国开发与应用。与日本、美国等国家的水面光伏产业相比,中国的水面光伏产业起步较晚,但发展速度较快,已成为全球水面光伏发电装机容量最高的国家。在介绍中国水面光伏发电应用前景的基础上,介绍了水面光伏电站相较于地面光伏电站的主要优势,以及其他亚洲国家水面光伏产业的发展现状,并针对未来水面光伏产业的发展趋势提出建议。分析结果表明:水面光伏发电凭借能够改善水质、减少水体蒸发、提高光伏发电系统的发电效率、不占用陆地土地资源,以及建设和运行维护便捷等优势,正在被越来越多的国家大规模推广。

水面漂浮式光伏电站浮式基础结构分析研究

因土地资源稀缺,传统地面光伏电站开发受到极大限制,如何有效克服陆地光伏行业发展的瓶颈,成为新能源行业亟待解决的问题,水面漂浮式光伏电站的出现解决了传统光伏发电领域土地短缺的难题。针对水面漂浮式光伏电站中最为重要的浮式基础,利用有限元分析软件对其开展了模态分析和不同波浪载荷条件下的结构分析。根据分析结果,指导了浮式基础在具体应用中的设计和制造,实践效果理想,验证了基础结构分析的可靠性。

水面漂浮式光伏电站浮式基础动态稳定性分析

传统地面光伏电站开发受土地资源稀缺限制,极大阻碍了光伏发电技术的发展,如何有效解决光伏发电领域土地资源短缺的限制,成为光伏行业亟需解决的问题。水面漂浮式光伏电站可布置于江河海域的水面,摆脱了传统光伏发电受制于土地资源的影响,日益成为竞相投资的领域。活式基础作为水面漂浮式光伏电站中最为重要的部分,如何保证浮式基础在不同风浪载荷下的动态稳定性显得尤为关键。采用有限元分析软件分析了在不同风浪载荷下浮式基础的动态稳定性。分析结论与实际运行情况表明,漂浮式基础在波浪荷载作用下4个角属于荷载集中区,在设计中应予以加强。相关分析成果已成功应用于某实际项目中,验证了分析方法的可行性。

水面漂浮式光伏电站的经济性分析

地面光伏电站会占用大量土地且其发电效率受到光伏组件工作温度的限制,但水面漂浮式光伏(FPV)电站不仅可提升发电效率,还能在一定程度上缓解用地紧张等问题。太阳电池在水体附近的工作温度低于其在空气中的工作温度,太阳电池的负温度系数特性使其在FPV电站的光电转换效率提高,从而使电站整体发电效率提高。对FPV电站采用的太阳电池的工作温度进行分析,并以山东大学热科学与工程研究中心的学者得出的“FPV电站中太阳电池的实际光电转换效率比地面光伏电站中太阳电池的高1.58%~2.00%”研究结论为理论依据,从年发电量、投资成本、投资回收期和平准化度电成本(LCOE)4个方面对FPV电站的经济性进行分析;最后对几种可再生能源发电方式与FPV电站相结合形成的混合型电站的设计方式进行介绍。分析结果显示:FPV电站的LCOE可低至0.4元/kWh。发电效率高、占地面积小、LCOE低且对水体起到保护作用等优势使FPV电站的未来发展前景可观。

水上光伏电站站址选择及总平面布置设计要点探讨

水上光伏电站的站址选择和总平面布置有别于地面光伏电站。依托工程设计经验,对不同形式的水上光伏电站进行了介绍,阐述了水上光伏电站站址选择的基本原则和选址要点,并从设计资料、布置范围的确定、光伏组件的总平面布置、航道的布置、光伏子阵的划分、箱式变压器平台的布置、敷设系统的布置,以及其他要素的布置等方面,对水上光伏电站的总平面布置的设计要点进行了探讨。

资源集约化条件下水面漂浮式光伏发电系统的研究及应用

中国光伏产业蓬勃发展,巨大的光伏市场促进了光伏发电系统效率提升、系统成本下降,给技术改造创造了空间。利用泰和20 MW渔光互补光伏电站原有鱼塘水面已布置光伏组件后剩余的空间进行技术改造,增补了400 kW水面漂浮式光伏发电系统。从光伏组件布置、系统结构设计、建设成本分析等3个方面,对新增光伏发电系统分别采用水面漂浮式光伏发电系统和传统渔光互补光伏发电系统这两种方案的建设结果进行对比分析。结果表明:采用水面漂浮式光伏发电系统可减少建设成本,增加土地利用率。研究结果可为今后相似工程设计提供参考。

光伏组件清洗无人船系统在水上光伏电站中的应用

针对水上光伏电站中光伏组件采用人工清洗方式时清洗效率低、人工成本高、存在涉水风险等情况,介绍了一种应用于水上光伏电站的光伏组件清洗无人船系统。该光伏组件清洗无人船系统搭载喷淋系统、激光雷达、水体监测传感器等设备,在国家电投淮南窑河200 MW_(p)“渔光互补”光伏电站中首次投入使用,对62MW水上光伏组件完成了自动清洗,累计航行45h,总航行里程约166 km。对采用与未采用光伏组件清洗无人船系统清洗的光伏阵列区的发电量进行了对比试验,试验结果表明,使用光伏组件清洗无人船系统进行喷淋清洗后,光伏阵列区的发电量提升比例基本在2%以上,验证了该光伏组件清洗无人船系统的可靠性和可用性。

采煤塌陷区水面漂浮式光伏电站的锚固系统结构分析

在采煤塌陷区水域建设水面漂浮式光伏电站,可有效利用闲置废弃的水域,解决了在电力缺口较大且土地资源紧张的地区建设传统地面光伏电站的难题。水面漂浮式光伏电站中,光伏方阵在风荷载、波浪荷载和水流力的作用下,会产生较大的水平荷载,其锚固系统的设计成为难点,同时也是漂浮系统能否可靠工作的关键点。以某采煤塌陷区水面漂浮式光伏电站为例,对比分析了其锚固方案分别采用预应力高强度混凝土(PHC)管桩和普通重力式混凝土锚固块时的构造设计及经济性,并分析了与两种锚固方案配套使用的钢丝绳构造,最终选出最具经济性的锚固方案。分析结果表明:1)通过计算,锚固方案采用PHC管桩时,锚固设计主要由水平承载力控制;2)为适应光伏方阵在水位变化时产生的位移,锚固方案采用PHC管桩时,其桩头可采用“抱桩器+上下限位”的构造设计;锚固方案采用普通重力式混凝土锚固块时,需要在钢丝绳下增加一段弹力绳;3)在锚固点数量相同的情况下,在平均水深约为5 m的浅水区域,锚固方案采用PHC管桩可以提供更强的锚固力,且经济性较好。

漂浮光伏电站系泊系统设计及分析计算

光伏电站是我国新能源电站发展的重要形式,在陆地可用土地越发紧缺的背景下,漂浮式光伏电站因其能适应水深较深、地质较差等水域环境而发展前景广阔。漂浮式电站有别于传统电站之处主要在于水上浮体结构和系泊系统。本文主要对漂浮式光伏电站的水域环境参数计算、水下系泊系统的受力计算进行研究分析,对系泊系统设计应用中的关键点进行论述,为工程中漂浮式光伏电站系泊系统设计、应用、研究提供借鉴和参考。

漂浮式水上光伏电站用耐候改性HDPE浮体材料的快速老化方法

基于漂浮式水上光伏电站的运营特点,分析了其所用浮体材料在25年寿命周期内所接收的紫外辐照总量,提出一种可靠的耐候改性高密度聚乙烯(HDPE)浮体材料的快速老化方法,利用该方法探索了壁厚和紫外辐照度对耐候改性HDPE耐紫外老化性能的影响,寻找多条件下该浮体材料老化后的力学性能变化规律,并提出了判断耐候改性浮体材料耐紫外老化性能优劣的重要指标。该方法可为浮体材料行业的快速发展及漂浮式水上光伏电站的长期安全运行提供保障,也填补了改性塑料行业在耐紫外老化性能快速评估领域的空白。

基于双目视觉位移视频监控技术的漂浮式水上光伏电站浮筒位移监测的研究

漂浮式水上光伏电站是通过在水面建设浮筒平台,将光伏组件安装在浮筒上进行发电,此类电站不占用土地,且水体对光伏组件有冷却效应,可以抑制光伏组件表面温度的上升,从而使光伏电站可以获得更高的发电量。但漂浮式水上光伏电站的浮筒会随着水位、季风等外在环境因素的变化而发生位移,导致照射到光伏组件的太阳入射角发生改变,从而影响光伏组件的发电量,造成较大的经济损失;而且当浮筒发生位移时,锚固系统的钢缆所受到的牵引力也会发生变化,而长时间的位移变化将严重影响漂浮式水上光伏电站的使用寿命。详细阐述了通过双目视觉位移视频监控技术实现对漂浮式水上光伏电站浮筒的位移监测,当浮筒的位移超过警戒线时,报警信号会显示于人机界面,光伏电站运维人员可及时发现并进行处理。