水面光伏电站新型管式漂浮系统设计分析

　　一、引言

　　水面光伏电站新型管式漂浮系统设计，是对传统光伏电站的创新，尤其是其中的漂浮体支撑光伏组件，对于特殊形式下的水面空间有重要应用价值。如采煤沉陷区或者条件恶劣的水库、湖泊等。水面光伏电站的应用，在很大程度上解决了传统光伏电站的发展问题，在很多国家得到大力推广。通过水面光伏电站新型管式漂浮系统的设计，不仅有效减少光伏电站土地资源的应用，同时有效控制水量蒸发，通过藻类繁殖的科学抑制，提高水源保护质量。不仅如此，及时对组件以及电缆等进行有效冷却，从而达到发电效率提高的目的，当前水面光伏电站新型管式漂浮系统设计成为光伏电站发展的重点研究内容，同时也是未来主要发展趋势。

　　二、水面光伏电站新型管式漂浮系统设计研究

　　此次新型管式漂浮系统研究，主要针对异径浮管为主。最初的管式浮筒在研究使用中，虽然改善了光伏电站系统不足，但是在很多方面也存在一些不足，在此基础上，对管式浮筒着手创新，融入异径浮管式理念，打造全新的漂浮系统。通过管径差异，协调浮管在漂浮系统中的浮力，随后利用在管径差，为漂浮系统营造理想倾角。以一体式注塑限位件对浮管进行连接处理，所有组件均包括规定数量的异径浮管，保证漂浮系统的浮力。具体新型漂浮系统设计中，主要包括如下几点：

　　（一）科学设计异径浮管

　　对于新型管式漂浮系统的设计，必须加大对异径浮管的设计。

　　传统管式浮体要求所有浮管以等径条件为主，单个组件中浮管的根数为 6-7 根，通过金属支架的架设，为管式浮体营造最理想的倾斜角[1]。但是这种管式浮体在实际应用中，需要消耗大量人员对浮管进行维护，实际维护力度不够，导致问题频出。基于此，新型管式漂浮系统设计中，及时调整研究方向，转换浮管材料研究对象，加大玻璃钢管的研究力度，发现利用管径差，依然可以保证光伏组件的应用效能，同时还能够实现最佳倾角。由此可以看出，浮管不仅能够为完善光伏组件系统，同时承担起支撑体的重担，应用形式比较简易，为管式浮体的研究提供了更多参考。

　　（二）优化一体式限位设计模式

　　一体式限位设计同样是对传统漂浮系统的优化，通过金属型材的研究，对浮管支架进行完善。传统固定方式则选择金属抱箍，通过有效连接，虽然能够保证连接稳固性，但是对抱箍数量需求大，加上连接方式相对来讲比较繁琐，所以增加了固定的难度。

　　但是一体式限位设计理念的融入，将金属抱箍调整为限位件，能够做到一体注塑成型，不仅可以满足水面光伏电站新型管式漂浮系统设计需要，采用工字型设计，并且不受高度限制，同时包括变截面腹板，为了保证系统的稳定性，增设翼缘板，包含上下翼。

　　根据管式浮体要求，还要设置筋板在腹板中心位置，以贯穿件完善腹板结构，光伏组件的固定需选择限位块，集中在中部与底部。结合组件的具体宽度，科学设计浮管长度以及浮管方向，必须做到等距布置，检查固定性的同时，能够保证一体式限位的多方面应用。

　　（三）重视耐老化与轻量化设计

　　耐老化以及轻量化设计中，综合水面光伏电站新型管式漂浮系统要求，虽然应用到不锈钢螺栓，但是应用数量比较少，并且没有其他类型的金属性材料。光伏电站新型管式漂浮系统中将传统玻璃钢管亦或是 PE 管进行调整，尤其是泡沫填充环节及时省略。选择 HDPE 材质作为系统的限位件，科学轻量化处理将系统负重有效降低，同时也增加了浮管浮力，通过浮管管径的调整，节省水面光伏电站新型管式漂浮系统设计成本，特别是材料成本方面。在此基础上，以改性处理将材料属性加以升级，优化耐老化性能的同时，有效对浮管内部有效填充，如此就可以保证浮管即便是出现突然破裂，却不会对系统浮力造成影响。另外增加系统的抗腐蚀性，有效将使用寿命延长，提高系统应用效率。

　　（四）完善稳定化与亲水化设计

　　水面光伏电站新型管式漂浮系统设计中，对亲水化以及稳定化也进行了升级。改变传统金属支架抬高调整浮管支架倾角的形式，这种方法虽然能够得到支架所需理想高度，但是调节与控制比较难，加上支架倾角关系着整个漂浮系统的稳定性，因此新型管式漂浮系统设计中进行了科学优化。综合传统设计中易被浸水侵蚀，相对来讲成本较高等不足，选择限位件为基础，固定光伏组件后，在借助上翼缘板为载体，拉近与水面的距离，为光伏组件运行以及降温提供有利条件。当然也保证了整个结构的稳定性，将组件收风面进行缩减，科学调整系统中心。减少金属支架的应用，为长度调整提供便利条件，并且强化了风浪抵抗能力。

　　（五）生产操作处理的优化设计

　　水面光伏电站新型管式漂浮系统设计结合具体创新要求，对生产操作步骤进行的简化设计。通过浮管、限位件的组合应用，将浮管按照施工要求进行整合，形成系统需要型态，操作十分简洁，并且真正做到了一体成型。尤其是其中的注塑操作技术，当前已经应用十分成熟，并且具有非常高的生产效率，能够保证系统的精度。

　　科学改善传统结构中的不足，为系统的生产施工提供便利。

　　三、结论

　　综上所述，通过对水面光伏电站新型管式漂浮系统设计的研究，尤其是对传统漂浮系统的升级设计，有效改善传统系统中的不足，成本消耗以及重力等方面。以创新性管式漂浮系统为基础，利用一体式塑料限位件，减少传统系统中的配件应用，将金属支架取消，从抗腐蚀性、抵抗风浪能力以及稳定性等方面进行优化升级，继而取得更理想的设计与应用效果。

　　参考文献

　　潘霄，曾杰，李德，等. 水面漂浮式光伏电站浮式基础结构分析研究[J]. 人民长江，2017，48（020）：

　　糜文杰，吴继亮，梁甜，等. 漂浮光伏电站系泊系统设计及分析计算[J]. 电力勘测设计，2019，No.133（11）：

　　张莉，赵进科. 漂浮式光伏电站自适应水位变化的防护系统设计[J]. 华电技术，2020，v.42；No.330（01）：