浅谈水面漂浮式光伏电站的锚固系统

浅谈水面漂浮式光伏电站的锚固系统

刘东徐嵩

(中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司山东济南250102)

一、锚固系统的介绍

水面漂浮式光伏的锚固系统，可采用打桩与锚块的固定模式。当水上浮体离岸边较近时，采取缆绳岸边固定，锚块大多做成做成水泥预制锚块和钢制预制锚块。锚块的形式有“扭王字锚”、船锚、蛙锚和钢制地锚。“扭王字锚”定位简单，不易施工，强度低的特点；船锚抓地力大，强度和防腐要求高，稳定性相对较差；蛙锚抓地力大，强度高，易施工，稳定性好的特点。钢制地锚易施工，强度高，抓地力大的特点。因此在工程中大多采用蛙锚和钢制地锚的的锚块系统。

扭王字锚钢制锚

船锚混凝土蛙锚

根据安装水域的深浅，湖面波浪的大小和水面涨落幅度，地质稳定区采用每个发电单元四周水底打入预制管桩方案；在地质非稳定区规划用地采用每个光伏发电单元四周湖底用锚块锚固方式。锚固系统设计方案应充分考虑光伏场区水底地质未稳沉、水位变化幅度大、水底地形复杂等特点，确保具有适应水位变化的能力，不因风浪或水位变化因素造成锚固位移或损坏浮体，确保漂浮方阵系统安全稳定运行25年。

二、锚块固定方式锚固系统关键点说明

最低与最高水位设计。例如最低水位根据施工前期的清淤情况，使组件浮体下方、箱变（或箱逆变）浮台下方基准水深达到2米，考虑到补水工作需要一定时间响应，为避免出现搁浅、侧翻等情况。假设最低水位设为19.5m，最高水位以22.04m作为最高设计水位。锚绳的预留长度需要进行专业的计算和校核确保锚固系统安全性和可靠性。根据最低水位、最高水位及正常水位分析可知，在正常水位线，锚绳2m余量的情况下，最低水位时阵列水平位移最大约3m，可满足设计要求，保证阵列整体安全稳定运行。（如图）考虑到施工等环节出现的不可预计问题，运行时且特别是在水位变化非常大的情况下，需在各水域设立水位变化监测点及地质沉陷监测点，实施监测水位变化及沉陷情况，并定期巡视并记录锚固系统锚绳松紧情况、各种单元间的距离情况、电缆松紧情况等，在监测过程中，任何情况下出现锚绳局部绷紧或阵列单元间即将碰撞等情况，均需立即采取收放锚绳或补水放水等措施。需保持水位在19.5m-22m，水位在此范围内无需补水、放水：若低于19.5m需及时补水，若高于22m需及时放水，使水位保持在19.5m-22m范围内；

三、钢制地锚和蛙锚锚固系统的介绍

1、钢制地锚可以采用无外伸叶片、连接螺旋叶片、间断双层螺旋叶片、间断多层螺旋叶片的方式。钢制地锚钢管壁厚不应小于4mm；螺旋叶片钢制地锚的叶片外伸宽度大于或等于20mm时，叶片的厚度应大于5mm，当叶片宽度小于20mm时，叶片的厚度不应小于2mm；螺旋叶片与钢管之间应采用连续焊接，焊缝高度不应小于焊接工作的最小壁厚。螺旋叶片钢制地锚的外伸宽度与叶片厚度之比不应大于30。钢制地锚与支架的连接点在保证满足设计要求的承载力基础上，在高度方向上宜具有可调节功能，水平方向应采取措施避免直接立柱晃动。基础与支架的连接应安全可靠，不宜现场切割和焊接。有现场焊接时应检验焊接强度，切割焊接后需要进行防腐处理。

2、预制混泥土蛙锚的制作和锚绳的制作。每个锚块重约1.5t，混凝土采用C35，混泥土需添抗碱添加剂，具有良好的耐碱性和耐腐性，保证25年使用寿命。混泥土抗渗等级S6。混泥土保护层厚度不小于70mm。顶部吊钩用作施工吊装，侧面吊钩用于拉钢丝绳，吊钩能承受至少2.5t的拉力。需要考虑防腐，以保证25年的使用寿命。预埋吊耳采用钢筋弯曲而成，环的弯曲直径约为10cm，钢筋材质HPB300，直径为14cm，采用除锈后（等级为Sa2.5或St3），热镀锌处理，现场实测局部厚度不小于90um，平均厚度不小于100um。预埋钢筋材质HPB300，直径为10cm，采用除锈后（等级为Sa2.5或St3），涂环氧漆处理，形成环氧涂层，固化后的涂层厚度为0.18mm-0.36mm。锚绳的选型可选用10mm6*19-1WRSZ304GB/T9944不锈钢丝绳，不锈钢牌号为06Cr19Ni10，外层有防腐护套进行防护。确保25年使用寿命。钢丝绳卡扣可采用304不锈钢材质，不锈钢牌号06Cr19Ni10，钢丝绳卡扣采用防松螺母固定。

预制混凝土锚块的锚固方式和施工。锚绳不可用作吊装吊索，施工过程中，避免锚绳受损，需保证锚绳的完整性、有效性。需要对现场的水位情况及锚绳余量情况进行全年实时测量及监控，当检测到水位过高导致锚绳即将拉直，或水位过低锚绳余量过大导致方阵即将碰撞时，需根据实际情况提前对所有锚绳进行一定长度的收放。锚绳穿过钢支架拉环后打结并通过钢丝绳卡口固定，固定点为锚绳在绷直基础上再预留余量处。钢丝绳卡口距离钢支架拉环处5-10cm，保持在水面以上，保证维修时方便收放锚绳。多出的锚绳缠绕并固定于钢支架上相邻两个钢支架中间的锚块，分别通过2跟对称的锚绳与钢支架外侧边缘拉环连接。锚绳穿过锚块侧面吊钩，系死结后由2个钢丝绳卡扣固定。锚块位置误差应控制在±0.5m以内，锚块吊装时需缓慢放入水，直至锚块接入水底并稳定，锚块稳定时，其顶部吊钩保持朝上，侧面吊钩需朝向所需锚固阵列方向。箱变浮台锚固锚固共有6处，每处锚绳依次串联连接2个锚块，所有锚绳均为2根钢丝绳。钢丝绳通过第一个锚固快的拉耳处穿过第二个锚固块的吊耳处穿过。

锚固系统是水面光伏电站的重要部分。锚固系统为了满足水面光伏电站运维的需求在技术方面应该往智能和自动化方面提高，保证光伏电站的稳定运行。