淺談漂浮式光伏電站安全：一張鳥瞰圖引發(fā)的思考

最近，一組谷歌地圖照片在國(guó)外漂浮電站圈中流傳，照片是安徽淮南某漂浮電站施工現(xiàn)場(chǎng)的鳥瞰圖。

照片顯示，建設(shè)過程中的電站發(fā)生了意外情況，臨近的浮島之間有碰撞，有的浮島部分被撕裂。雖然沒有采訪到浮島建設(shè)方，但是經(jīng)和專家溝通，判斷發(fā)生這種情況的很有可能是一場(chǎng)大風(fēng)導(dǎo)致的。

漂浮光伏電站是近年才興起的一種光伏電站形式，因其不占用寶貴地面、鋪設(shè)密度高、建設(shè)速度快等優(yōu)點(diǎn)迅速走紅，2017年國(guó)內(nèi)漂浮電站的新增建設(shè)規(guī)模超過350MW。在漂浮電站快速發(fā)展的過程中，個(gè)別廠家沒有深入了解浮筒的選材和生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品沒有經(jīng)過長(zhǎng)期系統(tǒng)測(cè)試，匆忙上馬；同時(shí)，個(gè)別項(xiàng)目過分強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目周期和并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，在浮島的設(shè)計(jì)、浮筒選材方面工夫沒有做細(xì)；會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目很快暴露出各種各樣的問題，而后期運(yùn)維也會(huì)麻煩不斷。

漂浮電站浮島的設(shè)計(jì)同樣是個(gè)系統(tǒng)的工作。漂浮電站的設(shè)計(jì)需要考慮兩個(gè)層面的因素1）全局層面浮島整體的設(shè)計(jì)，既包括浮島本身的位置、形狀和尺寸，也包括浮島的錨固系統(tǒng)。2）局部層面浮島選用的浮筒、固定支撐系統(tǒng)和錨固材料，這些都是構(gòu)成浮島的基礎(chǔ)“零件”。這兩個(gè)層面也相互影響和制約，只有在充分了解兩個(gè)層面的特點(diǎn)后，才能做出合理的設(shè)計(jì)方案，確保建設(shè)的漂浮電站能夠在服役期內(nèi)安全運(yùn)行。

現(xiàn)就浮島設(shè)計(jì)的兩個(gè)層面之間的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要剖析。對(duì)浮島的整體設(shè)計(jì)，通常要達(dá)到如下幾方面目標(biāo)合理利用水面面積，優(yōu)化電站布線路由，便于運(yùn)維，減少對(duì)水路交通的影響，方便錨固施工、保證的系泊安全等。其中浮島尺寸，一方面取決于水面浮島的規(guī)劃，但另一方面取決于浮島的風(fēng)載和浮筒連接耳之間的強(qiáng)度。第一方面容易理解，不再展開。就第二方面略作展開。目前的浮島錨固度是在浮島的外圍周邊布置的，通常錨線上端連接到浮島外圍一圈浮筒上。而浮島的浮筒上有組件，在有風(fēng)的情況下，浮島水面以上部分會(huì)受到與風(fēng)速同向的載荷，為了保持浮島的位置，錨固系統(tǒng)會(huì)來抵抗相應(yīng)的風(fēng)載，在這種情況下，浮島既受到風(fēng)力作用，又受到錨固系統(tǒng)的作用，浮島在載荷和錨固反力下受到撕扯，可以想象，浮島面積越大，風(fēng)載越大，浮島受到的撕扯越嚴(yán)重。如果浮島尺寸過大會(huì)導(dǎo)致風(fēng)載過大，超過了浮島連接耳承受的上限，就會(huì)造成浮島的撕裂。換句話說，浮島的尺寸是有上限的。故而，在環(huán)境條件確定的情況下，要想增加浮島的尺寸，必須提高浮筒的整體強(qiáng)度，尤其是浮筒連接耳、連接銷的強(qiáng)度，確保浮島不被撕裂。同時(shí)，從錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度來看，也要增加錨點(diǎn)的個(gè)數(shù)或單個(gè)錨點(diǎn)的強(qiáng)度，確保錨固系統(tǒng)能夠承受對(duì)應(yīng)的載荷。

從上面簡(jiǎn)單的分析可以看出，浮島的大小、錨固系統(tǒng)和浮筒本身強(qiáng)度等均是相互影響和關(guān)聯(lián)的。在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了浮島本身設(shè)計(jì)外，錨固系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，不能有效承受風(fēng)載，導(dǎo)致浮島偏離設(shè)計(jì)位置，或者錨固系統(tǒng)水平面剛度過小，浮島在外載荷左右下偏移過大，都很容易發(fā)生浮島之間的碰撞，造成浮筒和組件的破壞。更進(jìn)一步，錨固系統(tǒng)必須考慮水位的變化，在任何情況下，都不能把浮島拉壞。如果浮島所處的環(huán)境比較復(fù)雜，不光有風(fēng)，還有水流和波浪的情況，浮島系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加要謹(jǐn)慎和周全了。

根據(jù)相關(guān)資料的統(tǒng)計(jì)，影響工程造價(jià)的可能性75％―95％都是在工程設(shè)計(jì)階段，所以，設(shè)計(jì)階段對(duì)工程造價(jià)的影響是巨大的。要想在后期施工和運(yùn)維階段順利，對(duì)于漂浮光伏電站這一新生事物的設(shè)計(jì)要有敬畏之心。在前期把工作做的扎實(shí)一點(diǎn)，對(duì)各方面的要求嚴(yán)格一點(diǎn)，對(duì)各種可能出現(xiàn)的工況做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備，才能降低浮島的風(fēng)險(xiǎn)，減少事故的發(fā)生。