单侧向阳海上漂浮光伏系统的水动力与发电性能研究：多模块耦合效应及能量输出优化分析

本文通过规则波下的水动力实验，系统研究了单侧向阳海上漂浮光伏（OFPV）系统的水动力特性、连接器应变及发电性能。研究发现，增加模块数量可增强波浪消减效应，但会增大连接器应变；俯仰运动对发电性能影响显著，而后部模块在短波中发电效率更高。研究为OFPV系统的结构优化与能量输出提升提供了重要理论依据。

　　

Highlight

通过规则波实验，系统分析了单侧向阳海上漂浮光伏（OFPV）系统的水动力系数、运动响应与连接器应变变化规律，并建立了考虑动态运动响应的发电性能评估模型。

Analysis of reflection, transmission, and dissipation coefficient

海上漂浮光伏（OFPV）系统不仅是一种极具潜力的可再生能源技术，还可作为海岸防波结构，有效保护沿岸建筑与海洋设施。其消波性能可通过反射系数（C_r）、透射系数（C_t）和耗散系数（C_d）定量评估：

C_r = H_r/H_i

C_t = H_t/H_i

C_d = 1 ? C_r² ? C_t²

其中，H_i、H_r 和 H_t 分别表示入射波高、反射波高和透射波高。反射波...

Connector strain of offshore floating photovoltaic

为探究模块数量和波浪条件对连接器的影响，我们分析了多模块OFPV系统中同一位置处在四种波高（H）下随波周期（T）变化的连接器应变（图1 (IV)）。连接器应变变化与H呈正相关，与T呈负相关，这一趋势与俯仰运动相似。在短波中，波面的快速起伏提高了应变变化的频率……

The validation of the power generation calculation model

周期性的俯仰运动改变了光伏（PV）面板的倾角，导致入射太阳辐照度发生变化，进而影响OFPV系统的发电性能。为评估上述耦合效应，我们开发了一套考虑动态运动响应的OFPV发电性能分析模型（图16）。

基于倾斜表面辐照度计算方法（Klein, 1977; Lu et al., 2023），我们获得了动态太阳辐照度。首先，直接辐射能量B_h、散射辐射……

Conclusions

为研究OFPV系统在海洋环境中的性能，评估其水动力特性与发电效能，我们在规则波下开展了OFPV系统水动力性能的物理实验，并建立了考虑动态运动特性的发电性能分析模型。系统分析了水动力系数、运动响应与连接器应变，并评估了动态发电性能……