固定式光伏支架的設計

靳飛，劉軍（新疆機械研究院股份有限公司，新疆　烏魯木齊　830011）

固定式光伏支架的設計

靳飛，劉軍
（新疆機械研究院股份有限公司，新疆烏魯木齊830011）

在光伏系統(tǒng)的設計中，光伏組件方陣的安裝形式對系統(tǒng)接收到的太陽能輻射量有很大的影響，從而影響系統(tǒng)的發(fā)電能力。固定式光伏支架作為太陽能發(fā)電安裝的一種形式，由于成本相對較低、后期維護量少等優(yōu)點，越來越多的應用在大型并網(wǎng)光伏發(fā)電項目中。本文結合新疆地區(qū)某光伏電站建設，設計了一種結構簡單、安全可靠、制造方便、安裝周期短、批量化生產(chǎn)程度高的光伏發(fā)電系統(tǒng)固定支架。

光伏支架；固定式；太陽能

目前，大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)太陽能支架種類很多，有采用鋼板冷拉成C型材作為結構件，也有采用角鋼型材作為結構件的。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量、材料特性、鋼結構特性的不同，光伏支架的結構可分為固定傾角、可旋轉傾角、跟蹤式傾角等。并網(wǎng)電站組件傾角固定通常采用C型鋼做為結構件的支架，因為C型鋼的型材支架能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)，對于工期緊的并網(wǎng)電站項目能夠解決支架安裝的工程進度問題，因而應用極為廣泛。

現(xiàn)有的光伏固定支架結構設計存在很多缺陷（圖1），如過多使用轉接件及三立柱的設計使安裝程序變得復雜，導致制造周期長，安裝工期長，項目效率降低，成本高；轉接件和立柱之間通過螺栓連接，長期使用后，會導致使用壽命縮短，容易松動，后期維護成本較高。

為解決上述問題，本文介紹了一種結構簡單、安全可靠、制造及安裝周期大幅縮短、批量化生產(chǎn)程度高的光伏發(fā)電系統(tǒng)固定支架。

圖1　現(xiàn)有技術支架斷面構造

1　主要結構

以10 kWP容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，支架采用全C型鋼結構，選用優(yōu)質(zhì)C型鋼材料（C型70×40× 2.5/Q235、C型50×40×2.5/Q235），光伏組件安裝于與水平面成一定傾角的傾斜平臺上，單體組件容量為250 WP，組件采用矩陣式排列，組件長邊豎放安裝，選用固定2排20列布置，由于排數(shù)過大會造成組件迎風面積增大，支架抗風性能降低，排數(shù)過低又會造成支架成本增加，所以排數(shù)選用兩排為最佳排數(shù)。單個矩陣光伏容量為10 kWP，100個10 kWP光伏矩陣單元構成一個1 MW光伏方陣，一個大型光伏發(fā)電站由許多個1 MW光伏方陣組成，每個10 kWP容量單元由40塊組件組成，選用2排20列布置。每一排組件依靠背后上下兩根通長檁條安裝支撐，構成一個傾斜的光伏平臺，光伏平臺安裝在傾斜的前立柱上，傾斜的前立柱依靠后立柱支撐，前后立柱分別切角與底腳板焊接，支架斷面結構如圖2。

圖2　支架斷面構造

圖1中組件為2排20列布置，組件尺寸為1 642× 992×45 mm（長×寬×高），組件與組件間隙為20 mm。

前立柱1和后立柱2之間側壁緊貼，通過螺栓固定連接，其固定力不僅包括螺栓緊固力，還包括前后立柱側壁之間的摩擦力，二力結合使固定效果增強。前立柱與前底腳板焊接位點和后立柱與后底腳板焊接位點配合上述固定方式設計，使固定效果更佳。

2　特點

圖3　支架前視效果

（1）可以省去現(xiàn)有技術中的轉接件。拿一個大型光伏發(fā)電站為例，它由許多個1 MW光伏方陣組成，每個10 kWP容量單元，組件40塊，選用2排20列布置，如果使用本結構，可以節(jié)省32個轉接件。

（2）采用前立柱和后立柱支撐的角度設計及采用的型材，可以省去現(xiàn)有的中立柱，同時可以達到比現(xiàn)有技術更好的固定效果。

支架前視及斷面效果圖如圖3、4所示。

圖4　支架斷面效果

此固定式太陽能發(fā)電支架在新疆、青海、內(nèi)蒙等地離網(wǎng)型集中式光伏電站、小型光伏并網(wǎng)等項目中得到廣泛應用，支架結構不僅穩(wěn)定可靠，而且生產(chǎn)制造工藝簡單、快捷，安裝也極為方便，極大地縮短了施工工期，給光伏項目帶來了很好的經(jīng)濟效益。

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［3］太陽光發(fā)電協(xié)會，劉樹民，宏偉譯.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計與施工［M］．北京：科學出版社，2006.

［4］方燕，馬金花，高善峰，楊海霞，付振常.風光互補發(fā)電系統(tǒng)中光伏方陣最佳傾角的計算方法［J］.節(jié)能，2008（5）：18～20+2.

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［6］韓斐，潘玉良，蘇中賢.固定式太陽能光伏板最佳傾角設計與方法研究［M］.杭州電子科技大學工程設計學報，2009.

Design of fixed photovoltaic Support

JIN Fei，LIU Jun
（Xinjiang mechinery research Co.，Ltd，Urumqi，830011，Xinjiang，China）

In design of photovoltaic system，the installation form of PV modules matrix has a big influence on amount of recieved solar radiation，so it affects the power generation capacity of system directly.Fixed PV Support，as a installation form of solar power generation，has characteristics such as lower cost and less maintenance amount，is more and more widely used in large grid connected PV power generation projects.Combined with construction situation of a photovoltaic plant in Xinjiang，we developed fixed support ofPV power generation system which isintroduced in thistext，compared with original PVsupport，thisnew type ofPV support hascharacteristicsofsimple structure，high reliability，easy manufacture，short installation period and high degree ofbatch production.

Photovoltaic support；Fixed；Solar energy

1007-7782（2016）03-0010-02

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.03.003

TM615

A

2016-05-20