沿海滩涂光伏电站基础不均匀沉降监测技术应用研究
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完成单位:浙江大唐国际新能源有限责任公司
登记编号:ZSXC-2023-DL-2-196
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
蒋昊远、曹鲁心、楼 梁、周宝柱、苏利辉、曹旭博、方 欣、安佩宏
1、 成果简介
水面光伏电站的优点主要表现在发电量较高。首先,由于水面面积有着相对广阔的特点,因此能够最大限度的降低阴影对光伏组件所吸收太阳光的负面影响;其次,对双面太阳能光伏组件而言,水面对太阳光的反射量也远大于地面和山地表面的反光率;最后,利用水面对光伏组件的制冷效果,就可以有效减少温度,进而减少了光伏发电系统的温度损失。因为一般在水面上的光伏组件的温度较地面上的降低约5°C以下。所以,在光电产业中,比较同等条件下的地面光伏电站,一般水面光伏电站的发电量约高5%,具有天然的优势。除了环境的优势以外,光伏组件对于水体的污染几乎可以不计,新材料的光伏组件具有环保性。
水上光伏产品由于具有模组安装的方便,容易和其他产品相结合,有利于发展新兴产业。水上光伏可发挥'光伏+'的资源优势,使光伏电站与水产养殖等行业实现深度融合。一方面,光伏组件的覆盖可以降低水体的蒸发能量,从而最大限度维持了水体生态,并且还能够降低水生植物的光合效能,对藻类生物的生长提供了必要的抑制作用,从而可以改变水体环境,提高了水体含氧量;另外,光伏电站还可以为水产养殖时的辅助设施,如增氧机等设备供应电能,既降低了电网基础设施建设的投资成本,也增加了水产养殖的产出,进而增加了整个商业模式的附加值。随着国内外对于水上光伏产业的研发,以及技术上的创新,在国家政策的引导下,国内光伏市场在短短的5年间由无到有,由有到精,实现了由量变到质变的飞跃。在后疫情时代,资金和科技投入将会达到一个空前的高度。
沿海滩涂是指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带,河流或海流夹带的泥沙在河流入海处或海岸附近沉积而形成的浅海滩。由于潮汐的作用,沿海滩涂时而被水淹没,时而又出露水面,造成沿海滩涂地质情况非常复杂。在这种地质条件上进行相关光伏发电项目建设时,建筑物的地基易发生不均匀沉降,从而导致基础变形,进而引发光伏支架和光伏板等上部结构的破坏。
因此,目前亟需研制一套基于测距技术的基础变形在线监测评价系统。通过对光伏支架基础进行长期的实时监测和数据分析,建立与之对应的光伏电站基础沉降数据库,系统软件根据实时采集的沉降量与数据库比对,评价电站光伏基础状态,并给出基础沉降安全储备。以达到预防基础沉降隐患,降低电站的运维成本目的。
2、主要创新点
1、收集资料及现场调研
收集国内外针对光伏电站基础沉降不均匀沉降及监测方法的各类文献资料,现场调研光伏电站内外工作条件,了解沿海滩涂光伏电站特点。
2、建立基础变形有限元分析模型
通过有限元分析沿海滩涂光伏电站受力特性及位移响应规律,寻找沿海滩涂环境与光伏电站基础不均匀沉降之间的规律。分析现有光伏电站基础变形巡检现状、面临的困境和应用在线检测的优势,对比分析基础变形监测装置的发展概况、系统构成、功能指标。
3、建立数学预测模型
筛选基础影响因子,建立基础变形在线评估系统评估等级和预警沉降量临界值,选取适合的数学预测模型预测基础的沉降量。
4、设计光伏电站基础沉降在线监测方案
根据沿海滩涂光伏电站的布置情况,制定监测方案,传感装置的选择、布置和数据采集以及传输均需不停试验和调试以到达最优。
5、安装并调试基础不均匀沉降监测系统
设计一种光伏电站工作环境的基础沉降在线监测方法,基于历史沉降观测数据,建立与之对应的光伏电站基础沉降数据库,系统软件根据实时采集的沉降量与数据库对比,评价光伏电站基础变形的状态。
本课题通过沿海滩涂光伏电站基础沉降检测技术的运用,通过对光伏支架基础进行长期的实时监测和数据分析,建立与之对应的光伏电站基础沉降数据库,系统软件根据实时采集的沉降量与数据库比对,评价电站光伏基础状态,并给出基础沉降安全储备。以达到预防基础沉降隐患,降低电站的运维成本目的。
关键技术1筛选基础影响因子,建立基础不均匀沉降监测系统和预警沉降量临界值。构建数学模型预测基础变形沉降量。
关键技术2 根据电站光伏支架基础布置情况,制定监测方案,传感装置的选择、布置和数据采集及传输均需要多次的试验和调试,以达到最优。