嚴(yán) 煒,常安騰,何文濤,宋憲倉,杜君峰

(中國海洋大學(xué) 工程學(xué)院,山東 青島 266100)

0 引 言

隨著化石能源的進(jìn)一步消耗，環(huán)境問題日益突出，人們開始注重清潔能源的開發(fā)利用。光伏發(fā)電因不受地域限制、清潔無害、儲量巨大等優(yōu)點(diǎn)而受到各國青睞，并逐漸成為21世紀(jì)各國新能源發(fā)展的重點(diǎn)[1]。與傳統(tǒng)陸地光伏發(fā)電相比，水上光伏有更顯著的優(yōu)點(diǎn)，其可布設(shè)在礦坑、塌陷區(qū)、水庫、海洋中，這不僅節(jié)約土地資源，而且水面更為開闊，對于光照的利用效率更高。同時，水體對面板有冷卻效果，可提升約11%的發(fā)電效率；反過來，面板可阻隔光照、降低水體溫度，有效避免有害藻類的滋生，減少水體污染[2-4]。

漂浮式海上光伏是水上光伏的典型形式，但發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，至今尚無規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用：一方面，與布設(shè)在水庫、湖泊地區(qū)的光伏結(jié)構(gòu)相比，海上漂浮式光伏系統(tǒng)將面臨更惡劣的風(fēng)、浪、流環(huán)境條件；另一方面，與傳統(tǒng)浮式平臺和浮式風(fēng)電結(jié)構(gòu)相比，漂浮式海上光伏系統(tǒng)作業(yè)水深更淺、受潮差影響更大，具有其特殊的非線性動力行為和設(shè)計(jì)要求，尚無成熟的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范可供參考。

漂浮式海上光伏系統(tǒng)在進(jìn)行海上作業(yè)時，需要系泊系統(tǒng)進(jìn)行定位，而極淺水、大潮差條件下的系泊系統(tǒng)是漂浮式海上光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)之一。不同行業(yè)領(lǐng)域?qū)ι?、淺水的定義不同：對于傳統(tǒng)的石油行業(yè)，一般認(rèn)為500 m為深水、淺水的分界，當(dāng)大于500 m時則主要考慮應(yīng)用浮式結(jié)構(gòu)；對于海上風(fēng)電而言，一般認(rèn)為50 m以內(nèi)為淺水，采用固定式結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，當(dāng)大于50 m時則考慮采用浮式結(jié)構(gòu)形式；對于海上光伏而言，當(dāng)水深大于8 m時就需要考慮浮式結(jié)構(gòu)形式。淺水系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨諸多挑戰(zhàn)[5-6]，針對淺水系泊系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)，國內(nèi)外已有許多學(xué)者開展相關(guān)研究。劉浩晨等[7]以水上漂浮光伏電站為研究對象，針對其水深淺且水深變化與總水深比例關(guān)系大的特點(diǎn)，綜合考慮風(fēng)壓載荷與土體抗力的作用，在低水位時進(jìn)行系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在高水位時校核其工作性能和安全性，設(shè)計(jì)出滿足要求的系泊系統(tǒng)。當(dāng)水深較淺時，系泊系統(tǒng)的變形能較小，較小的平臺位移也會導(dǎo)致較大的系泊纜張力。馬勇等[8]針對漂浮式潮流能電站，設(shè)計(jì)帶有高彈性索的系泊系統(tǒng)，分析彈性索長度和水深變化對系泊系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)在淺水海域，彈性索可有效降低系泊纜張力。余驍?shù)萚9]以淺水海域的船型浮式平臺為研究對象，針對淺水海域中懸鏈線效應(yīng)不明顯的特點(diǎn)，在懸鏈線系泊中采用聚酯纖維纜，并與張緊式系泊進(jìn)行對比，計(jì)算結(jié)果表明采用張緊式系泊各系泊纜張力過大，而懸鏈?zhǔn)较挡吹南挡蠢|張力與浮體位移都滿足規(guī)范要求。與深水系泊相比，淺水系泊在觸發(fā)相同的波頻運(yùn)動時會產(chǎn)生更大的系泊纜張力，針對這一挑戰(zhàn)，XU等[10]以淺海浮式風(fēng)機(jī)為研究對象，設(shè)計(jì)7種不同的系泊方案，對比分析不同系泊方案的結(jié)構(gòu)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

由上述內(nèi)容可知，淺水系泊的設(shè)計(jì)研究主要集中于水庫環(huán)境中的光伏系統(tǒng)或其他海洋浮式結(jié)構(gòu)。水庫環(huán)境條件溫和，而其他海洋浮式結(jié)構(gòu)雖然水深較淺，但也都大于50 m。對于漂浮式海上光伏平臺而言，水深更小，潮差變化相對于水深比例更大：在低水位時，系泊纜預(yù)張力較小，浮體水平位移大，而在高水位時，系泊纜預(yù)張力變大，系泊纜張力會急劇增大，系泊設(shè)計(jì)難度陡增，目前相關(guān)研究工作較少。本文針對作業(yè)于平均水深為10 m、潮差高達(dá)6 m海域的漂浮式海上光伏模塊陣列，研究風(fēng)、浪、流和潮差等環(huán)境要素對系統(tǒng)動力響應(yīng)的影響規(guī)律，優(yōu)化設(shè)計(jì)一套帶浮子的淺水系泊系統(tǒng)，并驗(yàn)證其對相應(yīng)海域環(huán)境條件的適應(yīng)性。

1 數(shù)值分析模型

1.1 耦合動力響應(yīng)分析基礎(chǔ)理論

基于三維勢流理論，運(yùn)用SESAM軟件和OrcaFlex軟件對漂浮式海上光伏模塊陣列進(jìn)行頻域水動力計(jì)算和時域耦合動力分析。浮體在海洋環(huán)境中受到風(fēng)、浪、流等多種載荷聯(lián)合作用，其動力學(xué)方程[11]可表達(dá)為

(1)

(2)

(3)

式中：ρa(bǔ)ir為空氣密度；ρw為海水密度；St為裝置受風(fēng)面積；L為迎流寬度；Td為吃水；Cw為風(fēng)力系數(shù)；Cc為流力系數(shù)；Vw為風(fēng)速；Vc為流速。

1.2 漂浮式海上光伏模塊陣列

針對海上光伏開發(fā)，提出一種輕量化單層框架式漂浮式海上光伏模塊結(jié)構(gòu)，模塊結(jié)構(gòu)主要由3部分組成：浮筒、主框架和上層支撐框架。浮筒主要提供浮力，材料為高密度聚乙烯，內(nèi)部填充聚氨酯，保障浮筒破損后仍可提供浮力。主框架為主要承力結(jié)構(gòu)，材料為鋼，保證整體強(qiáng)度。上層支撐框架為鋁材，用于支撐光伏板。模塊主尺度為28 m×28 m，浮筒吃水為0.5 m，排水量為31.18 t，模塊結(jié)構(gòu)形式如圖1(a)所示。所研究的漂浮式海上光伏模塊陣列設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為1 MW，由9個光伏模塊組成3×3的陣列[見圖1(b)]，模塊間距為0.5 m，整個陣列平面尺度為85 m×85 m，整體排水量為280.61 t。

圖1 漂浮式海上光伏陣列

1.3 漂浮式海上光伏模塊陣列系泊系統(tǒng)整體布置

為保證漂浮式海上光伏陣列運(yùn)動保持在一定范圍之內(nèi)以保障電纜等相關(guān)設(shè)施的安全，需要采用系泊系統(tǒng)對其進(jìn)行定位。在本研究中漂浮式海上光伏陣列采用張緊式系泊系統(tǒng)，系泊系統(tǒng)包含4組系泊纜，分布于方形陣列的4個角隅處，每組中的2根系泊纜相互平行，與x軸和y軸夾角均為45°(見圖2)，根據(jù)載荷初步估計(jì)，系泊纜采用聚酯纖維纜(導(dǎo)纜孔與錨點(diǎn)處有特殊耐磨層)，直徑為53 mm，軸向剛度為8 845.15 kN，單位長度質(zhì)量為1.87 kg/m，破斷強(qiáng)度為70 t。

圖2 系泊系統(tǒng)布設(shè)形式

1.4 環(huán)境參數(shù)

所研究的漂浮式海上光伏陣列工作平均水深為10 m，潮差為6 m。近似地，所研究裝置最大作業(yè)水深為13 m，最小作業(yè)水深為7 m。作業(yè)工況選一年一遇環(huán)境條件，生存工況為五十年一遇環(huán)境條件。為保守考慮，考慮風(fēng)、浪、流同向，環(huán)境載荷作用方向分別考慮0°、45°、90°，具體參數(shù)如表1所示。

表1 作業(yè)海域海洋環(huán)境具體參數(shù)

2 漂浮式海上光伏模塊水動力分析

2.1 單模塊水動力性能分析

在10 m水深條件下，使用SESAM-HydroD軟件對單個模塊進(jìn)行頻域水動力分析，計(jì)算的浪向角為0°～90°，間隔為15°。經(jīng)過計(jì)算得到垂蕩、橫搖和縱搖等3個自由度的運(yùn)動響應(yīng)幅值算子(Response Amplitude Operator，RAO)，如圖3所示。

圖3 單個光伏模塊運(yùn)動RAO

由圖3可知：對于模塊的垂蕩運(yùn)動，隨著波浪周期增大，各浪向的單位波幅垂蕩幅值最后穩(wěn)定在1 m附近，各浪向出現(xiàn)峰、谷值的位置有所不同，這由浮體與波面之間的相對位置/尺度關(guān)系所決定，但當(dāng)波浪從不同方向入射時，在波浪周期為3～4 s都對應(yīng)響應(yīng)峰值，這與模態(tài)分析結(jié)果顯示單模塊的垂蕩固有周期為3.38 s一致；對于模塊的橫搖運(yùn)動，隨波浪周期增大，運(yùn)動響應(yīng)幅值先急劇上升，再緩慢下降，主要出現(xiàn)2個峰值，模態(tài)分析結(jié)果顯示單模塊橫搖固有周期為2.49 s，因此曲線在小周期處出現(xiàn)峰值，在5～6 s附近出現(xiàn)峰值則是由于模塊結(jié)構(gòu)尺度正好處于波浪半波長范圍內(nèi)，波浪作用在橫搖自由度上的力矩達(dá)最大值；縱搖運(yùn)動幅值曲線亦呈現(xiàn)隨波浪周期增大先急劇上升，再緩慢下降的趨勢，同樣主要出現(xiàn)2個峰值，模態(tài)分析結(jié)果顯示單模塊縱搖固有周期為2.51 s，因此其在小周期處出現(xiàn)峰值，而在5～6 s附近出現(xiàn)峰值的原因與橫搖運(yùn)動類似。

2.2 多模塊耦合影響下水動力性能分析

漂浮式海上光伏陣列由多個光伏模塊組成，模塊間的干涉可能會對水動力分析結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。為探究多模塊耦合是否會對水動力結(jié)果產(chǎn)生較大影響，對由4個光伏模塊組成的2×2光伏陣列進(jìn)行水動力分析，并將結(jié)果與單體水動力結(jié)果進(jìn)行對比。為方便對比，選取經(jīng)典分析工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比展示：0°入射下的垂蕩、0°入射下的縱搖和90°入射下的橫搖等運(yùn)動RAO，具體如圖4所示。

圖4 多模塊耦合運(yùn)動響應(yīng)RAO

由圖4可知，在4個模塊耦合條件下，各模塊的水動力結(jié)果基本相同，運(yùn)動響應(yīng)幅值曲線基本重合，且與單個模塊的響應(yīng)幅值曲線基本一致。對于所提出的浮體形式，模塊間的干涉對各模塊的水動力影響較小。因此，為提高計(jì)算效率，在后續(xù)光伏陣列數(shù)值仿真中，不考慮模塊間的水動力干涉效應(yīng)。

3 漂浮式海上光伏系泊系統(tǒng)動力響應(yīng)敏感性分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，系泊半徑和預(yù)張力是影響系統(tǒng)動力響應(yīng)特性的重要因素；同時，該作業(yè)海區(qū)水深淺、潮差大，在系泊纜中布設(shè)浮子以提升系泊系統(tǒng)動力特性及其對水深的適應(yīng)性?；谏鲜隹紤]，敏感性分析主要考慮系泊半徑、浮體位置、浮子凈浮力和預(yù)張力大小這4個系泊參數(shù)。基本設(shè)計(jì)思路如下：首先在低水位時研究各系泊參數(shù)對漂浮式海上光伏陣列水平位移和系泊纜張力的影響，然后逐步進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后在平均水位和高水位條件下對所得系泊方案的定位能力和安全性進(jìn)行校核[7]。系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。

圖5 系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖

通過大量數(shù)值計(jì)算，模塊陣列運(yùn)動和系泊纜張力最大值出現(xiàn)在浪向?yàn)?5°或90°時(0°時，浮筒軸向迎流，流載荷、波浪載荷均較小)，因此在設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)浪流為45°和90°的生存工況，這里也僅列出這2個載荷方向下的計(jì)算結(jié)果。漂浮式海上光伏陣列的位移結(jié)果采用中間模塊的位移結(jié)果，系泊纜張力結(jié)果采用張力最大的系泊纜張力結(jié)果。模塊的許用位移根據(jù)實(shí)際作業(yè)需求和動態(tài)海纜等設(shè)備限制定為3.5 m。根據(jù)美國石油協(xié)會(API)規(guī)范[16]，對于時域模擬的動態(tài)系泊纜張力，在完整工況下最小安全因子為1.67。初始系泊方案為系泊半徑選60 m，預(yù)張力在7 m水深下設(shè)置為3 t，不布設(shè)浮子。在此方案基礎(chǔ)上，改變系泊半徑、浮子位置、浮子凈浮力和預(yù)張力大小，對系泊系統(tǒng)進(jìn)行逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.1 系泊半徑影響

在進(jìn)行系泊半徑設(shè)計(jì)時，考慮3種不同水深的情況：先在7 m水深下，系泊纜預(yù)張力設(shè)為3 t，依次改變系泊半徑為40 m、60 m、80 m、100 m，在生存工況下探究系泊半徑對漂浮式海上光伏陣列運(yùn)動響應(yīng)和系泊纜張力的影響；再改變水深為10 m、13 m，得到相應(yīng)計(jì)算結(jié)果。綜合對比3種水深下不同系泊半徑對平臺運(yùn)動和系泊纜張力的影響規(guī)律，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2～表4所示。

表2 7 m水深下不同系泊半徑響應(yīng)結(jié)果

表3 10 m水深下不同系泊半徑響應(yīng)結(jié)果

表4 13 m水深下不同系泊半徑響應(yīng)結(jié)果

由表2～表4可知：從整體上看，在同一水深條件下，隨著系泊半徑的增大，系泊系統(tǒng)的剛度變小，在同樣的環(huán)境載荷作用下，系泊纜張力最大值、平均值均呈現(xiàn)減小的趨勢；在同一系泊半徑下，隨著水深的增加，系泊纜張力最大值、平均值增大，這是因?yàn)樗钤黾樱|繩張緊，系泊纜預(yù)張力增大、系泊系統(tǒng)剛度增加。

在同一水深條件下，水平位移平均值隨著系泊半徑的增大而增大，這與系泊纜張力隨系泊半徑增大而減小相對應(yīng)，即系泊系統(tǒng)剛度減小，位移增大，彈性/阻尼耗能增加，系泊纜張力減小。當(dāng)波浪作用方向?yàn)?0°時，在同一系泊半徑下水平位移平均值隨著水深的增大呈現(xiàn)減小趨勢。對于水平位移最大值，其變化規(guī)律較為復(fù)雜：在波浪作用方向?yàn)?5°的情況下，當(dāng)系泊半徑為40 m時其隨水深的增加而減小，當(dāng)系泊半徑≥60 m時其隨水深的增加而增大；當(dāng)波浪作用方向?yàn)?5°時，在同一水深條件下，其隨系泊半徑的增大而增大。由計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)系泊半徑為40 m和60 m時，均有安全因數(shù)小于1.67的情況出現(xiàn)，再綜合比較分析系泊纜張力和運(yùn)動響應(yīng)，以及出于節(jié)約成本考慮，最終系泊半徑選80 m。

3.2 浮子位置的影響

在系泊纜中設(shè)置浮子可降低系泊系統(tǒng)水平面內(nèi)自由度的回復(fù)剛度，增大漂浮式海上光伏陣列橫蕩、縱蕩自由度固有周期，有效避免系統(tǒng)與波浪載荷共振響應(yīng)，降低系統(tǒng)動力響應(yīng)；同時，浮子可提高系泊系統(tǒng)對淺水條件下大潮差的適應(yīng)能力。探究浮子位置對漂浮式海上光伏陣列運(yùn)動和系泊纜受力的影響，在7 m水深下，采用提供1 t凈浮力的浮子，分別在距離錨點(diǎn)10 m、30 m、50 m、70 m處設(shè)置浮子。依據(jù)第3.1節(jié)的優(yōu)化結(jié)果，系泊半徑選80 m，系泊纜預(yù)張力設(shè)置為3 t，在生存工況下對漂浮式海上光伏模塊陣列的運(yùn)動響應(yīng)和系泊纜受力進(jìn)行分析，結(jié)果如表5和圖6所示。

表5 不同浮子位置下的響應(yīng)結(jié)果

圖6 不同浮子位置下最大水平位移和最大系泊纜張力

表5給出不同浮子位置下最大系泊纜張力和最大水平位移，圖6給出其變化趨勢線(其中橫坐標(biāo)為0代表無浮子情況)。由圖6可知：在總體上最大系泊纜張力隨著浮子距錨點(diǎn)的距離增大而呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，最大系泊纜張力在2種浪向下均在30 m處有最小值，分別為213.59 kN和221.95 kN，與無浮子情況相比分別減小10.26%和28.89%；對應(yīng)于30 m處的最大水平位移都在3.5 m以內(nèi)。由于潮差變化較大，在高水位時，系泊纜張力會急劇增大，因此在設(shè)計(jì)時優(yōu)先考慮系泊纜張力較小的方案，將浮子布置在距錨點(diǎn)30 m處。

3.3 浮子凈浮力影響

在7 m水深下，系泊半徑選80 m，選擇在距錨點(diǎn)30 m處布設(shè)浮子，依次改變浮子凈浮力為1 t、2 t、3 t和4 t，預(yù)張力設(shè)為3 t，在生存工況下探究浮子凈浮力對漂浮式海上光伏模塊陣列系泊纜張力和運(yùn)動響應(yīng)的規(guī)律。結(jié)果如表6和圖7所示。

表6 不同浮子凈浮力下的響應(yīng)結(jié)果

圖7 不同浮子凈浮力下的最大水平位移和最大系泊纜張力

由圖7(其中橫坐標(biāo)為0代表無浮子情況)可知：在90°浪向下，最大系泊纜張力和最大水平位移都隨著浮子凈浮力的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，最小值出現(xiàn)在浮子凈浮力為1 t時；在45°浪向作用下，最大系泊纜張力隨著浮子凈浮力的增大也是先減小后增大，但其最小值出現(xiàn)在浮子凈浮力為2 t時，最大水平位移隨浮子凈浮力的增大呈上升趨勢。綜合考慮2種浪向下浮體最大位移和系泊纜最大張力的情況，認(rèn)為當(dāng)浮子凈浮力為1 t時系泊系統(tǒng)性能較優(yōu)。

3.4 預(yù)張力的影響

系泊纜預(yù)張力對浮體/系泊系統(tǒng)耦合動力響應(yīng)有較大的影響：預(yù)張力設(shè)置過大，則會導(dǎo)致系泊纜過于張緊，易發(fā)生動態(tài)張力超限的現(xiàn)象；預(yù)張力設(shè)置過小，則系泊纜過度松弛從而導(dǎo)致平臺位移過大[17]。在7 m水深下，分別設(shè)置預(yù)張力為3 t、4 t、5 t、6 t、7 t，系泊半徑為80 m，在距錨點(diǎn)30 m處設(shè)置浮子，浮子凈浮力為1 t，分別計(jì)算生存工況下系泊纜的最大張力和平臺的最大水平位移，結(jié)果如表7和圖8所示。

表7 不同預(yù)張力下的響應(yīng)結(jié)果

圖8 不同浮子位置下最大水平位移和最大系泊纜張力

由表7和圖8可知，最大系泊纜張力在2種浪向下都隨著預(yù)張力的增大而逐漸增大：在90°浪向下最大張力增加的幅度大于45°浪向；在90°浪向下，最大水平位移隨著預(yù)張力的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，最小值出現(xiàn)在預(yù)張力為5 t時；在45°浪向下最大水平位移則在整體上呈現(xiàn)隨預(yù)張力增大而逐漸減小的趨勢，但減小幅度不大?？紤]到潮差變化達(dá)6 m，隨著水深增加，預(yù)張力明顯增大會導(dǎo)致系泊纜張力過大，優(yōu)先考慮最大系泊纜張力較小的方案，因此最終預(yù)張力選3 t。

4 優(yōu)化后系泊系統(tǒng)方案動力響應(yīng)分析

通過對一些系泊參數(shù)的對比研究，最終系泊設(shè)計(jì)方案如表8所示，不同水深下的系泊纜形態(tài)如圖9所示。針對最終設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步分析其在不同水深和不同浪向下作業(yè)工況與生存工況下的動力響應(yīng)結(jié)果，同時在高水位時對系泊系統(tǒng)的定位能力和安全性進(jìn)行校核，并與初始方案進(jìn)行對比，計(jì)算結(jié)果如表9和表10所示。

表8 系泊設(shè)計(jì)方案

表9 2種工況下最大運(yùn)動響應(yīng)

表10 2種工況下最大系泊纜張力

圖9 不同水深下系泊纜形態(tài)

由表9和表10可知：與初始方案相比，優(yōu)化方案在光伏陣列運(yùn)動響應(yīng)和系泊纜受力方面都有較大的提高，初始方案的最大水平位移為3.99 m，已超出模塊的許用運(yùn)動范圍，而優(yōu)化方案的最大水平位移為3.08 m，與初始方案相比減小22.8%；在系泊纜受力方面，初始方案的最大系泊纜張力為455.58 kN，安全因數(shù)小于1.67，優(yōu)化方案的最大系泊纜張力為363.87 kN，與初始方案相比減小20.13%。由此可見，優(yōu)化方案的系泊性能比初始方案有顯著提升。

由計(jì)算結(jié)果可知：在低水位時，光伏陣列運(yùn)動響應(yīng)較大，尤其當(dāng)波浪方向?yàn)?°和90°時，在生存工況下其最大縱蕩位移和橫蕩位移達(dá)3 m，這是由于在低水位時，預(yù)張力小，纜繩較松弛，系泊系統(tǒng)恢復(fù)剛度較小，導(dǎo)致位移較大；在高水位時，平臺位移減小，系泊受力增大，這是因?yàn)樵谒簧邥r，纜繩張緊，預(yù)張力變大；最大系泊纜張力出現(xiàn)在水深為13 m、波浪方向?yàn)?5°時的生存工況下，其安全因數(shù)為1.89，仍大于1.67，滿足纜繩張力要求，說明在高水位時，其安全性符合要求。從整體上看，在高、中、低等3種水位以及作業(yè)工況和生存工況下，采用所設(shè)計(jì)的系泊方案，平臺運(yùn)動響應(yīng)和系泊受力均滿足要求，保證光伏系統(tǒng)在不同水深和不同浪向、不同工況下有較好的安全性。

5 結(jié) 論

以漂浮式海上光伏陣列為研究對象，針對其作業(yè)水深淺、潮差大等設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，探究系泊半徑、浮子位置、浮子凈浮力和預(yù)張力等要素對漂浮式海上光伏陣列運(yùn)動與系泊纜張力響應(yīng)的影響規(guī)律，通過逐步優(yōu)化的過程，設(shè)計(jì)一套滿足功能和安全要求的系泊系統(tǒng)，得到以下結(jié)論：

(1)對于所提出的浮體形式，模塊間干涉對模塊的水動力影響較小，為提高計(jì)算效率，在光伏陣列的數(shù)值仿真中可忽略多體水動力干涉效應(yīng)。

(2)改變系泊半徑、預(yù)張力等系泊參數(shù)可有效調(diào)節(jié)漂浮式光伏陣列的運(yùn)動響應(yīng)和系泊纜張力，合理選擇系泊參數(shù)可明顯改善系泊系統(tǒng)的定位性能和安全性能。

(3)在淺水系泊系統(tǒng)中設(shè)置浮子可有效改善系泊系統(tǒng)的動力特性，提升其對水深變化的適應(yīng)性。