漂浮式光伏电站漂浮方阵流载荷数值计算研究

漂浮式光伏电站具有组件多和规模大的特点,对其流载荷的评估尚未有成熟方法。该文首先以风洞试验对缩尺的部分模型方阵风载荷的CFD计算进行精度验证,然后对170 m×170 m三维漂浮方阵在不同来流角度下所受流载荷进行了计算和分析,获得了流载荷的分布规律。结合典型工况下流载荷CFD的3D计算结果,验证了该文提出的2.5D方法模拟3D计算的合理性。大型漂浮方阵的流载荷研究可先计算2.5D流载荷,再通过3D计算得到的载荷分布规律推算出整个方阵的流载荷。在0.5 m/s流速以上,无量纲的流载荷系数与流速基本无关。     

漂浮式光伏电站方阵环境载荷计算方法研究

针对我国建成的全球首个单体容量达到40 MW的漂浮式光伏电站方阵进行了环境载荷数值预报研究,在与风洞模型试验结果对比验证的基础上,基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对该大规模方阵的整体风载荷和流载荷进行了数值研究。CFD计算的数值考察验证了采用简化浮体模型进行研究的可行性,单体模型的计算结果与风洞试验结果吻合良好;对方阵进行实尺度建模及3D简略计算,得到了整体风载荷在不同风向角下的变化规律;通过对最大载荷风向的北风条件下的载荷分布规律的分析,提出了2.5D计算的策略,得到了数值验证;根据计算结果设计并实施了18行×11列单元模块的缩尺方阵风洞试验,试验结果和CFD计算结果吻合良好,据此构建了完整的数值计算方法;对2.5D进行高精度计算,确定了针对3D简略计算的修正系数,得到较为准确的整体风载荷结果。流载荷计算方法与风载荷相同。采取势流计算方法开展了波浪载荷数值分析研究,得到了在单位波幅规则波作用下漂浮方阵波浪载荷随行和列的变化规律;根据此规律获得了整体漂浮方阵的波浪载荷,并据此计算了50年一遇的极端条件下漂浮方阵所受的波浪载荷。该研究为漂浮式光伏电站的风、流、波浪等环境载荷的数值预报提供了方法,为漂浮方阵的锚泊计算及水上光伏电站的系统设计提供了技术支持。