CN114620194B - 海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法 - Google Patents

Abstract

海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，海上浮式光伏系统包括浮体模块，其具有：配置为承载太阳能光伏组件的上部支架以及配置为支撑上部支架的下部浮体；连接方法包括以下步骤：在上部支架和下部浮体的连接处设置至少一个第一运动补偿装置，其配置为吸收环境荷载在上部支架和下部浮体的连接处的冲击；在相邻的浮体模块之间设置至少一个第二运动补偿装置，其配置为连接相邻的浮体模块且吸收环境荷载作用在相邻浮体模块之间的冲击。本发明将海洋工程单体过渡为减震多体，第一步运动补偿装置补偿、释放、减轻第二步运动补偿装置处的压力，作为连接器的第二运动补偿装置受到的环境负载的冲击明显降低，提高系统的稳定性。

Description

海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，尤其涉及一种海上浮式光伏系统多体间多步补偿连接方法。

背景技术

近年来，太阳能光伏发电作为一种绿色清洁可再生能源发展迅速。但是太阳能光伏发电的发展也存在一些瓶颈：一方面，由于陆上太阳能光伏发电需要占用较大的土地面积，土地资源的稀缺性制约陆上太阳能光伏发电站的发展；另一方面，大多数陆上太阳能光伏发电站建立在远离用电中心的荒漠地区，远距离输电使得太阳能光伏发电的用电成本大大增加，从而成为陆上太阳能光伏发电站的发展的另一个制约因素。水上太阳能光伏发电技术可以很好地解决陆上太阳能光伏发电站占用土地资源较多且距离用电中心较远的问题。此外，水上太阳能光伏发电技术还具有发电效率高、生态友好且可与养殖业协同发展等优势。传统的水上太阳能光伏发电面临着适宜开发的封闭水域面积不足的问题，如果要使水上太阳能光伏发电得到规模化发展，开发海洋水域的水上太阳能光伏发电是必经之路。海上太阳能光伏平台多设置于海洋开放水域，可以与海上制氢、海洋渔业、海上风电等多种产业结合，具有良好的商业化开发前景。

但是相较于传统的、设置于封闭水域的水上太阳能光伏发电平台，海上太阳能光伏平台面临着更为恶劣的环境荷载，海上太阳能光伏平台的设计要求与封闭水域的水上太阳能光伏发电平台存在较大差异，经济成本和安全性均是制约海上太阳能光伏平台产业化开发的主要因素。海上光伏发电场从经济获能角度多为大规模开发，超大尺寸的漂浮式光伏发电站的工作和经济性能直接影响投资的收益。由于浮式结构物的尺寸巨大，从建造、运输以及日常维护等多个维度考虑，模块化拼装结构是唯一的解决方案，因此，连接器也就成为模块化拼装结构的关键零部件。现有技术中提供了多种连接器的设计，例如中国发明专利申请（CN102975822A）中公开《一种超大型海洋浮式结构物模块间连接器》，具体公开：“包括至少两对成组设置的正极体和负极体，正极体和负极体分别嵌装在被连接的两个海洋浮式结构物模块的上体横向对应两端内。”，并进一步通过液压装置实现连接。而中国发明专利（CN103963935A）则是在“正极载体内部设有柱形槽，柱形槽内部设置第一回转体，第一回转体与正极横向阻隔板连接，第一回转体一侧设置有圆柱形通孔，圆柱形通孔末端设置有封板，圆柱形通孔中设置有电永磁吸盘”…“负极载体内部设有柱形槽，负极载体柱形槽内设置有第二回转体，第二回转体与负极横向阻隔板连接，第二回转体的一侧设置有向外延伸的圆柱形凹槽。”通过定位、插入和锁定三个过程完成连接。而中国发明专利（CN105757109A）则是通过负压真空吸盘连接器实现连接。

上述三种连接器虽然可以实现超大型海上浮式结构物的模块化连接和拆卸，但是分别是针对远海快速运输交通枢纽、大型深远海开发操作平台、远洋物资存储中继站以及海上机动快速反应综合军事平台设计的，连接器中需要采用复杂的执行机构，例如液压油缸、电磁吸盘、真空吸盘等，且连接器用于模块之间，对于模块上部结构动力学特征、服役要求以及设计安全等级不同的漂浮式光伏发电站来讲，上述连接器的可靠性和经济性均难以得到保证。

发明内容

本发明针对现有技术中针对远海快速运输交通枢纽、大型深远海开发操作平台、远洋物资存储中继站以及海上机动快速反应综合军事平台设计的连接器仅应用于模块之间，且其执行结构与漂浮式光伏发电站的浮体模块上部结构动力学特征、服役要求和设计安全等级所需求的可靠性和经济性不匹配的问题，设计并提供一种海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，海上浮式光伏系统包括浮体模块，浮体模块包括：上部支架，其配置为承载太阳能光伏组件；和下部浮体，其配置为支撑上部支架；连接方法包括以下步骤：在上部支架和下部浮体的连接处设置至少一个第一运动补偿装置，第一运动补偿装置配置为吸收环境荷载在上部支架和下部浮体的连接处的冲击；和在相邻的浮体模块之间设置至少一个第二运动补偿装置，第二运动补偿装置配置为连接相邻的浮体模块且吸收环境荷载作用在相邻浮体模块之间的冲击。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明所提供的连接方法即在下部浮体和服役功能支架之间设置第一步运动补偿装置，在浮体模块之间设置第二步运动补偿装置，通过浮体模块浮体运动特性与服役功能支架之间的第一步运动补偿耦合设计在吸收环境荷载的冲击的同时，替代传统平台的水下系泊方案，避免大规模水下施工，有效降低工程的整体造价；进一步在浮体模块之间第二运动补偿装置，第二运动补偿装置一方面可以作为连接器使用，另一方面也可以实现运动补偿；此外，第一步运动补偿装置还可以补偿、释放、减轻第二步运动补偿装置处的压力，作为连接器的第二运动补偿装置受到的环境负载的冲击明显降低，提高系统的稳定性，且同时可以提高连接器的使用寿命。

本发明具有以下优点：力学概念清晰、多体系统性能可靠，基于多体系统运动和动力耦合规律实现，可以与大尺寸复杂多体结构整体约束模块采用的工程平台，如半潜式（Semi）平台、船式（Barge）平台、张力腿式（TLP）平台、立柱式（Spar）平台结合，建造施工安装运营维护均可以采用丰富的现有经验，有效保证海上浮式光伏系统多体性能稳定。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为采用本发明所提供的多体间多步运动补偿连接方法的海上浮式光伏系统的结构示意图；

图2为图1中浮体模块的结构示意图；

图3为图2中上部支架的结构示意图；

图4为图2中下部浮体的结构示意图；

图5为图1中浮体模块之间设置第二运动补偿装置时第一种视角结构示意图；

图6为图5中A部的局部放大示意图，其中同时示出联合布线的结构示意图；

图7为图5或图6中第二运动补偿装置的结构示意图；

图8为图2中第一运动补偿装置和支撑立柱之间的连接结构示意图；

图9为图1中浮体模块之间设置第二运动补偿装置时第二种视角结构示意图；

图10为设置有第一运动补偿装置的中间浮体模块的时程位移曲线；

图11为设置有第一运动补偿装置的中间浮体模块中上部支架和下部浮体连接处的时程受力曲线；

图12为采用固定连接的中间浮体模块中上部支架和下部浮体连接处的时程受力曲线；

图13为将浮体模块简化为四个是仿真受力分析图；

图14为浮体模块采用传统连接器时连接位置1的时程受力曲线；

图15为仅采用第二运动补偿装置时连接位置1的时程受力曲线；

图16为同时采用第一运动补偿装置和第二运动补偿装置时连接位置1的时程受力曲线；

图17为浮体模块采用传统连接器时连接位置2的时程受力曲线；

图18为仅采用第二运动补偿装置时连接位置2的时程受力曲线；

图19为同时采用第一运动补偿装置和第二运动补偿装置时连接位置2的时程受力曲线；

图20为浮体模块采用传统连接器时连接位置3的时程受力曲线；

图21为仅采用第二运动补偿装置时连接位置3的时程受力曲线；

图22为同时采用第一运动补偿装置和第二运动补偿装置时连接位置3的时程受力曲线；

图23为浮体模块采用传统连接器时连接位置4的时程受力曲线；

图24为仅采用第二运动补偿装置时连接位置4的时程受力曲线；

图25为同时采用第一运动补偿装置和第二运动补偿装置时连接位置4的时程受力曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，代表覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中“实施例”代表结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中，各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

针对现有技术中为远海快速运输交通枢纽、大型深远海开发操作平台、远洋物资存储中继站以及海上机动快速反应综合军事平台而设计的连接器仅应用于浮体模块之间，且连接器的执行结构与漂浮式光伏发电站的浮体模块上部结构动力学特征、服役要求和设计安全等级所需求的可靠性和经济性不匹配的问题，设计并提供一种海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，以下结合附图，对本发明所提供的连接方法进行详细介绍。图1为采用本发明所提供的多体间多步运动补偿连接方法的海上浮式光伏系统的结构示意图。如图1所示的海上浮式光伏系统1包括多个浮体模块10，浮体模块10呈等间距矩形阵列分布，相互连接组成浮式平台阵列。浮式平台阵列的行数和列数可根据漂浮式光伏发电站的规模设计，在此不做进一步限定。除矩阵阵列分布外，浮体模块10还可以在符合环境条件和使用需求的条件下呈等间距同心环形阵列分布或呈其它形状的阵列分布。从单个浮体模块10结构设计的角度，每一个浮体模块10包括上部支架18和下部浮体22。上部支架18配置为承载太阳能光伏组件，太阳能光伏组件包括太阳能光伏板20，还包括接线箱、控制器、逆变器、系统并网装置和接地系统等。而下部浮体22具有良好的运动性能，漂浮于海面上以支撑上部支架18。与现有技术所提出的模块之间通过连接器连接的方式完全不同，本发明所提供的海上浮式光伏系统1多体间多步运动补偿连接方法通过两步运动补偿确保海上浮式光伏系统1的连接稳定可靠。具体来说，连接方法包括以下步骤：

首先，在上部支架18和下部浮体22的连接处设置至少一个第一运动补偿装置（如图2中26和28所示）作为第一步运动补偿。第一运动补偿装置配置为吸收环境荷载在上部支架18和下部浮体22的连接处的冲击。其次，在相邻的浮体模块10之间设置至少一个第二运动补偿装置48。第二运动补偿装置48配置为连接相邻的浮体模块10且吸收环境荷载作用在相邻浮体模块10之间的冲击，其中，上部支架18作为服役功能支架。本发明所提供的连接方法即在下部浮体22和服役功能支架之间设置第一步运动补偿装置，在浮体模块10之间设置第二步运动补偿装置，通过浮体模块10浮体运动特性与服役功能支架之间的第一步运动补偿耦合设计在吸收环境荷载的冲击的同时，替代传统平台的水下系泊方案，避免大规模水下施工，有效降低工程的整体造价；进一步在浮体模块10之间第二运动补偿装置48，第二运动补偿装置48一方面可以作为连接器使用，另一方面也可以实现运动补偿；此外，第一步运动补偿装置还可以补偿、释放、减轻第二步运动补偿装置处的压力，作为连接器的第二运动补偿装置48受到的环境负载的冲击明显降低，提高系统的稳定性，且同时可以提高连接器的使用寿命。第一运动补偿装置和第二运动补偿装置48可以由被动弹簧阻尼结构实现，也可以由具有驱动（例如液压或者电驱动）的主动补偿结构实现，第一运动补偿装置和第二运动补偿装置48的动力学参数可以在仿真计算软件中动态调整以实现理想的运动连接效果。第一运动补偿装置和第二运动补偿装置48将在下文中予以进一步详细介绍。

从系泊锚固的角度，在多个浮体模块10中划分有多个约束浮体模块10和多个中间浮体模块（除约束浮体模块10外的其它中间连接浮体模块定义为中间浮体模块），参见图1所示，其中所示约束浮体模块12设置于浮式平台阵列的角部，约束浮体模块12与相邻的两个浮体模块10通过第二运动补偿装置48连接。在一些其它的阵列分布的实施方式中，约束浮体模块12也可以仅与一个相邻的浮体模块10通过第二补偿装置连接。中间浮体模块则为连接浮体模块，其分别与其它至少三个相邻的浮体模块通过第二运动补偿装置48连接，或者与一个约束浮体模块12以及两个相邻的浮体模块通过第二运动补偿装置48连接。约束浮体模块12通过系泊装置14连接锚固装置16。约束浮体模块12匹配的系泊装置14和锚固装置16可以采用现有技术中成熟的工程概念，例如适用于半潜式（Semi）平台、船式（Barge）平台、张力腿式（TLP）平台、立柱式（Spar）平台的系泊装置14和锚固装置16，如图1所示，其中的系泊装置14和锚固装置16即为现有的悬链线模式。

第一运动补偿装置（26、28）可选地设计为被动弹性阻尼结构，如图8所示，其中设置有至少一个第一弹性阻尼元件64。第一运动补偿装置（26、28）配置为通过第一弹性阻尼元件64的减震作用吸收环境荷载在上部支架18和下部浮体22的连接处的冲击。针对被动弹性阻尼结构构成的第一运动补偿装置，连接方法还包括以下步骤。

如图2和图4所示，一方面以半潜式（Semi）平台的基础框架构件下部浮体22为例，设置下部浮体22具有多组支撑立柱24，每一组支撑立柱24上分别设置有横向第一运动补偿装置26和纵向第一运动补偿装置28。横向第一运动补偿装置26和纵向第一运动补偿装置28可以固定设置于支撑立柱24上的第一安装孔44中。另一方面，如图3所示，设置上部支架18具有第一杆元件36和第二杆元件42，第一杆元件36和第二杆元件42分别自相邻的两组支撑立柱24中穿过，以实现上部支架18和下部浮体22的连接,例如如图8所示，自支撑立柱24上的第二安装孔46中穿过。设置横向第一运动补偿装置26和纵向第一运动补偿装置28中的一者穿设于第一杆元件36外侧，另一者穿设于第二杆元件42的外侧。横向第一运动补偿装置26中的第一弹性阻尼元件64与纵向第一运动补偿装置28中的第一弹性阻尼元件64的延伸方向相互垂直。通过相互垂直延伸的两个第一弹性阻尼元件64，形成上部支架18和下部浮体22之间的被动弹性阻尼结构，从两个方向上吸收形变产生的冲击，减轻震动。下部浮体22也可以适配船式（Barge）平台、张力腿式（TLP）平台、立柱式（Spar）平台。

如图3所示，在一种可选的实施方式中，设置上部支架18由本体30和延展护栏38组成。本体30包括多组支撑杆32，支撑杆32优选等间距均匀分布，任意两组支撑杆32之间形成若干个用于安装太阳能光伏板20的安装位34。如图1所示，两组支撑杆32之间的安装位34可以安装七个安装太阳能光伏板20，太阳能光伏板20具有设定倾斜角度。安装位34处可以根据需要设置必要的防护装置。进一步设置延展护栏38环绕本体30，形成维修通道以及交流配电箱、监控系统、气象数据采集系统等设备的安装位。通过第一杆元件36和第二杆元件42分别连接支撑立柱24和延展护栏38，形成上部支架18和下部浮体22之间的连接处，以进一步设置第一运动补偿装置。

第二运动补偿装置48可选的也设计为被动弹性阻尼结构，其中设置有至少一个第二弹性阻尼元件62。参照图5至图7以及图9，对第二运动补偿装置48的连接方式进行介绍。设置第二运动补偿装置48的第一端部52与相邻两个浮体模块10中的一者的上部支架18的本体30通过第一铰接装置50铰接，铰接点优选设置于浮体模块10的中心线上。类似的，设置第二运动补偿装置48的第二端部54与相邻两个浮体模块10中的另一者的上部支架18的本体30通过第二铰接装置56铰接，同样的，铰接点优选设置于浮体模块10的中心线上。可选的，将第二弹性阻尼元件62设置于第一端部52内，在第二端部54内设置平移元件70，平移元件70穿设于第二弹性阻尼元件62内并可沿图7中箭头D的方向移动，平移元件70构成平移副。第一端部52和第二端部54连接固定，从而通过第二运动补偿装置48同时实现连接器且吸收环境荷载的冲击的作用。

如图6所示，设置太阳能光伏板20汇电电缆58沿第二运动补偿装置48的延伸方向布设，并通过卡扣60将汇电电缆58固定于第二运动补偿装置48的一侧，实现浮体模块10之间的综合布线。与第二运动补偿装置48并行的布线廊道，可以通过同向延伸的第二弹性阻尼元件62减少相对运动造成的汇电电缆58的连接故障，汇电电缆58的接头位置清晰，提高设备的整体可靠性。逆变器66优选设置于上部支架18的上方。

通过上述海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法设计的海上浮式光伏系统，其中的第一运动补偿装置使得海洋工程单体过渡为减震多体，可以满足作为服役功能组件的上部支架的工作性能要求，在过渡为减震多体后，可以便捷地代替水下系泊，降低工程整体造价；第二运动补偿装置既作为连接器，也作为吸收环境荷载作用力的减震部件，在第一运动补偿装置的辅助作用下，承载压力明显降低，可以形成更为合理高效的连接器。

本发明所提供的海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，力学概念清晰、多体系统性能可靠，基于多体系统运动和动力耦合规律实现，可以与大尺寸复杂多体结构整体约束模块采用的工程平台，如半潜式（Semi）平台、船式（Barge）平台、张力腿式（TLP）平台、立柱式（Spar）平台结合，建造施工安装运营维护均可以采用丰富的现有经验，有效保证海上浮式光伏系统多体性能稳定。

以下对通过本发明所提供的海上浮式光伏系统1多体间多步运动补偿连接方法连接的海上浮式光伏系统1的仿真计算进行介绍。仿真设计时，第一步运动补偿动力学参数范围依据海上浮式光伏系统服役海域海洋环境条件设定，第二步运动补偿动力学参数范围依据所需要的连接器的个数以及设定材料强度要求设定。海上浮式光伏系统服役海洋环境条件可以通过气象部门的数据库获得，也可以依据数据模型计算得到。所需要的连接器的个数可以根据所需要的浮体模块的设定数量计算。

在仿真计算软件中设置浮体模块10的质量属性。示例性的，设置上部支架18由金属材料制成，例如上部支架18设定为钢架，承载包括多个太阳能光伏板20的光伏组件的上部支架18的总重量设置为23吨，半潜式下部浮体22的总重量设置为12吨。

在仿真计算软件中设置服役海域海洋环境条件的环境荷载。示例性的，环境荷载拟定为50年一遇的机制设定条件：风荷载34m/s，海流荷载1.07m/s，波浪荷载有效波高3.22m，谱峰频率0.123Hz。

在仿真计算软件中设置服役海域海洋环境条件的服役场地的水深。示例性的，设置服役场地的平均水深为12米。

在仿真计算软件中设置环境荷载的方向。示例性的，环境荷载可以设定为同向施加。

在仿真计算软件中设置系泊模式。示例性的，系泊模式可以设定为悬链线模式。

在本实施例中，设定第一步运动补偿的动力学参数即设定第一运动补偿装置的动力学参数，即至少包括第一运动补偿装置中第一弹性阻尼元件的弹簧刚度和阻尼，也就是依据海上浮式光伏系统服役海域海洋环境条件设定第一运动补偿装置（26、28）中第一弹性阻尼元件64的弹簧刚度和阻尼。设定第二步运动补偿装置的动力学参数即设定第二运动补偿装置的动力学参数，即至少包括第二运动补偿装置中第二弹性阻尼元件的弹簧刚度和阻尼，也就是依据浮体模块的设定数量及设定材料强度设定第二运动补偿装置48中的第二弹性阻尼元件62的弹簧刚度和阻尼。通过多体动力学分析方法，完成案例数值仿真。分析结果表明通过第一运动补偿装置实现的第一步运动补偿具有减震和降低多体连接处受力效果，由第二运动补偿装置实现的第二步运动补偿与第一步运动补偿联合应用可以降低模块间连接力，且各个方向补偿效果均匀，受环境荷载激励方向影响小。

图10为设置有第一运动补偿装置的中间浮体模块的时程位移曲线，其中实线示出下部浮体22独立的时程位移曲线，虚线示出上部支架18相对于下部浮体22的时程位移曲线。从图10中可以看出，采用第一运动补偿装置进行单体补偿后的上部支架18相对下部浮体22的时程位移和下部浮体22独立的时程位移呈反相位。通过设置第一弹性阻尼元件64的弹簧刚度和阻尼、以及第二弹性阻尼元件62的弹簧刚度和阻尼能达到理想的减震效果。

图11为设置有第一运动补偿装置的中间浮体模块10中上部支架18和下部浮体22连接处的时程受力曲线。图12为采用固定连接的中间浮体模块10中上部支架18和下部浮体22连接处的时程受力曲线。通过图11和图12的对比可以看出，在相同环境荷载条件激励下，采用固定连接时，上部支架18和下部浮体22连接处的最大受力为76971N。采用第一运动补偿装置时，上部支架18和下部浮体22连接处的最大受力为76971N。采用第一运动补偿装置时，上部支架18和下部浮体22连接处的最大受力仅为采用固定连接时的11.7%。

在图13中，将浮体模块10简化为四个（10-1、10-2、10-3和10-4）以分析各个连接点（48-1、48-2、48-3和48-4）的受力，其中X为仿真的受力方向。参照图14至图16，其中图14为浮体模块10采用传统连接器时连接位置1（如图中48-1所示）的时程受力曲线，图15为仅采用第二运动补偿装置48时连接位置1的时程受力曲线，图16为同时采用第一运动补偿装置和第二运动补偿装置48时连接位置1的时程受力曲线。从图14至图16中受力的对比可以看出，同时设置第一运动补偿装置（26、28）和第二运动补偿装置48时，连接位置1的最大受力为1.34×10⁵N，与仅采用第二运动补偿装置48的情况相比最大受力减小17.11%，与采用传统连接器的情况相比最大受力减小85.01%。

参照图17至图19，其中图17为浮体模块10采用传统连接器时连接位置2（如图中48-2所示）的时程受力曲线，图18为仅采用第二运动补偿装置48时连接位置2的时程受力曲线，图为同时采用第一运动补偿装置（26、28）和第二运动补偿装置48时连接位置2的时程受力曲线。从图17至图19中受力的对比可以看出，同时设置第一运动补偿装置和第二运动补偿装置48时，连接位置2的最大受力为1.59×105N，与仅采用第二运动补偿装置48的情况相比最大受力减小88.62%，与采用传统连接器的情况相比最大受力减小91.59%。

参照图20至图22，其中图20为浮体模块10采用传统连接器时连接位置3的时程受力曲线，图21为仅采用第二运动补偿装置48时连接位置3的时程受力曲线，图22为同时采用第一运动补偿装置和第二运动补偿装置48时连接位置3的时程受力曲线。从图20至图22中受力的对比可以看出，同时设置第一运动补偿装置（26、28）和第二运动补偿装置48时，连接位置3的最大受力为1.60×10⁵N，与仅采用第二运动补偿装置48的情况相比最大受力减小54.49%，与采用传统连接器的情况相比最大受力减小65.81%。

参照图23至图25，其中图23为浮体模块10采用传统连接器时连接位置4的时程受力曲线，图24为仅采用第二运动补偿装置48时连接位置4的时程受力曲线，图25为同时采用第一运动补偿装置（26、28）和第二运动补偿装置48时连接位置4的时程受力曲线。从图23至图25中受力的对比可以看出，同时设置第一运动补偿装置和第二运动补偿装置48时，连接位置4的最大受力为1.22×10⁵N，与仅采用第二运动补偿装置48的情况相比最大受力减小41.12%%，与采用传统连接器的情况相比最大受力减小87.33%。

从上述对比分析可以看出，第一步运动补偿装置可以有效补偿、释放、减轻第二步运动补偿装置处的压力，作为连接器的第二运动补偿装置48受到的环境负载的冲击明显降低，提高系统的稳定性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，

所述海上浮式光伏系统包括浮体模块，所述浮体模块包括：

上部支架，所述上部支架配置为承载太阳能光伏组件；和

下部浮体，所述下部浮体配置为支撑所述上部支架；

所述连接方法包括以下步骤：

在所述上部支架和下部浮体的连接处设置至少一个第一运动补偿装置，所述第一运动补偿装置配置为吸收环境荷载在所述上部支架和所述下部浮体的连接处的冲击；和

在相邻的浮体模块之间设置至少一个第二运动补偿装置，所述第二运动补偿装置配置为连接相邻的浮体模块且吸收环境荷载作用在相邻浮体模块之间的冲击；

其中，所述第一运动补偿装置中设置有至少一个第一弹性阻尼元件；所述连接方法还包括以下步骤：

设置所述下部浮体具有多组支撑立柱，每一组所述支撑立柱上分别设置有横向第一运动补偿装置和纵向第一运动补偿装置；

设置所述上部支架具有第一杆元件和第二杆元件，所述第一杆元件和第二杆元件分别自相邻的两组支撑立柱中穿过；和

设置所述横向第一运动补偿装置和所述纵向第一运动补偿装置中的一者穿设于第一杆元件外侧，另一者穿设于第二杆元件外侧，所述横向第一运动补偿装置中的第一弹性阻尼元件与所述纵向第一运动补偿装置中的第一弹性阻尼元件的延伸方向相互垂直。

2.根据权利要求1所述的海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，海上浮式光伏系统包括多个浮体模块且多个浮体模块呈等间距阵列分布；多个浮体模块中包括若干个约束浮体模块，所述约束浮体模块与相邻的浮体模块通过第二运动补偿装置连接且通过系泊装置连接锚固装置。

3.根据权利要求1所述的海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设置所述上部支架具有本体，所述本体包括多组支撑杆，所述支撑杆等间距均匀分布，任意两组支撑杆之间形成用于安装太阳能光伏板的安装位；

设置所述上部支架具有延展护栏且所述延展护栏环绕所述本体；和

通过第一杆元件和第二杆元件分别连接所述支撑立柱和所述延展护栏。

4.根据权利要求1所述的海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，所述第二运动补偿装置中设置有至少一个第二弹性阻尼元件；所述连接方法还包括以下步骤：

设置第二运动补偿装置的第一端部与相邻两个浮体模块中的其中一者的上部支架铰接；

设置第二运动补偿装置的第二端部与相邻两个浮体模块中的另一者的上部支架铰接；和

在所述第一端部和第二端部中的一者内部设置第二弹性阻尼元件，另一者内部设置平移元件并将所述平移元件穿设于所述第二弹性阻尼元件内。

5.根据权利要求4所述的海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设置太阳能光伏板汇电电缆沿所述第二运动补偿装置的延伸方向布设。

6.根据权利要求5所述的海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过卡扣将汇电电缆固定于所述第二运动补偿装置一侧。

7.根据权利要求1所述海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设置逆变器位于所述上部支架的上方。

8.根据权利要求1所述海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述第一运动补偿装置的动力学参数依据所述海上浮式光伏系统服役海域海洋环境条件设定。

9.根据权利要求1所述海上浮式光伏系统多体间多步运动补偿连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述第二运动补偿装置的动力学参数依据所述浮体模块的设定数量及第二运动补偿装置的设定数量和材料强度设定。

Images