基于水动力性能的海上浮式光伏模块优化设计

张里清a,林志良a,b,c,金晶哲a,c（上海交通大学a.船舶海洋与建筑工程学院；b.海洋工程全国重点实验室；c.船海工程数值试验中心）

摘要：为促进海上浮式光伏(OffshoreFloatingPhotovoltaic,OFPV) 系统的商业化应用,提出一种以阵列式OFPV系统单模块水动力性能为约束、以单模块建造成本最小化为目标的OFPV 单模块主尺度参数优化设计方法。采用Morison公式,通过解析求解的方式,计算OFPV模块所受波浪载荷及运动响应,并基于运动响应谱分析建立OFPV 模块主尺度参数优化评估方法。使用DNVSesam Wadam 软件对典型尺寸OFPV模块水动力性能进行计算,与解析求解得到的结果进行比较,以验证所提出解析计算方法的准确性。基于解析法对模块运动响应的快速求解特性,实现以OFPV模块尺寸参数为待优化参数,在模块运动响应的约束下,通过直接搜索方法求得建造成本最低的OFPV模块设计的优化方法。通过该方法得到3种不同功率容量的OFPV模块最优尺寸参数设计,展现了规模更大的OFPV 模块在每千瓦时建造成本及运动响应性能方面更优秀。采用提出的优化设计方法可高效地进行OFPV单模块初期设计。

关键词：浮式光伏；Morison方程；水动力学响应特性；材料成本；优化方法