光伏支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

胡速波

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，將太陽能轉(zhuǎn)化成能夠?yàn)槿藗兎?wù)的電能的相關(guān)技術(shù)得到了更加快速的發(fā)展。在進(jìn)行光伏工程中，光伏支架則是整個(gè)光伏結(jié)構(gòu)中主要的承載體系，其質(zhì)量情況直接關(guān)系到整個(gè)的光伏項(xiàng)目能否正常使用的最為主要的方面。本文對光伏支架的相關(guān)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行介紹，并對相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，通過工程實(shí)例，對其實(shí)際的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：光伏工程；光伏支架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

太陽能相比與其他的綠色能源，其數(shù)量則是最為廣泛的，同時(shí)是一個(gè)源源不斷的可以直接進(jìn)行相應(yīng)的利用的能源。目前對其的利用也比較多，光伏電站的興建則為了太陽能，能夠更好的得到利用提供了更加便利的條件。在光伏項(xiàng)目中，支架結(jié)構(gòu)的安全性能則尤為重要，因?yàn)楣夥?xiàng)目的興起時(shí)間較晚，相關(guān)的研究工作還較少，因此在對其相關(guān)的研究工作較少，同時(shí)已有的研究成果也較少，所以需要加大對這方面的研究工作。

1光伏支架設(shè)計(jì)原則

1.1基本原則

在進(jìn)行光伏支架的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要保證其能夠滿足基本的受力性能，保證其具有足夠的承載能力，同時(shí)還要對相應(yīng)的地基承載能力進(jìn)行一定驗(yàn)算；各部分荷載的取值要依據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行；整個(gè)的光伏支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案都應(yīng)該包括全階段的光伏結(jié)構(gòu)實(shí)施的全過程。

1.2夾具布置原則

在設(shè)定的坡度方向進(jìn)行相關(guān)夾具的布置，針對不同的支架材質(zhì)選擇不同的間距進(jìn)行設(shè)置，保證各部分夾具的設(shè)計(jì)間距滿足相關(guān)的要求。

1.3導(dǎo)軌布置原則

進(jìn)行相關(guān)的導(dǎo)軌布置主要是為了能夠最大限度的利用光伏組件的相關(guān)的承載能力，而且能夠使得其得到最佳的受力狀態(tài)。因此其相關(guān)的進(jìn)行布置的間距則要嚴(yán)格的按照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，從而能夠得到最大限度的受力性能，提高整個(gè)光伏支架的承載能力。

1.4柱間支撐布置原則

根據(jù)每一排光伏支架的縱向的距離，進(jìn)行相應(yīng)的柱間支撐設(shè)置，如果縱向長度較短時(shí)，那么則需要在端部和中間位置都要進(jìn)行相應(yīng)的布置，如果項(xiàng)目中光伏支架的縱向距離較大，除了要在端部和中間進(jìn)行布置之外，還需要沒距離一定間距進(jìn)行相應(yīng)的柱間支撐的布置工作。從而提高光伏支架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

2光伏支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前對于光伏支架結(jié)構(gòu)的計(jì)算主要是依據(jù)的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行的，現(xiàn)有的光伏支架形式主要有以下幾種形式。

整個(gè)的光伏支架的結(jié)構(gòu)組成構(gòu)件一般由檁條結(jié)構(gòu)、橫梁構(gòu)件、相應(yīng)的支撐體系以及立柱結(jié)構(gòu)共同組成。

2.1支架荷載分析

在進(jìn)行支架相關(guān)的承載能力計(jì)算時(shí)，一共分為兩種方式的承載能力計(jì)算，一方面是按照相關(guān)結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，另一方面則是按照相應(yīng)結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，針對不同的情況進(jìn)行相應(yīng)的荷載的組合，從而進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)值的驗(yàn)算工作。

2.2支架作用荷載組合

在進(jìn)行光伏支架的受力分析時(shí)，最先要知道其多承受的荷載情況。其中恒載中主要包含了上部結(jié)構(gòu)所傳來的自重。活荷載則是根據(jù)相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的選擇；根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域進(jìn)行雪荷載大小的選擇，在這要注意的是，其與活荷載取其中較大的一個(gè)來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，而不是進(jìn)行疊加進(jìn)行計(jì)算的。參考相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行施工荷載的選擇。除此之外，要根據(jù)項(xiàng)目所在地區(qū)以及其他因素等進(jìn)行相關(guān)風(fēng)荷載的取值。再就是溫度效應(yīng)對其的影響，也就要考慮溫度荷載，其相應(yīng)的計(jì)算取值也要和關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行。

在進(jìn)行這些荷載的組合時(shí)，需要考慮兩種情況下的組合，一種是有地震效應(yīng)的組合，另外一種則是沒有地震效應(yīng)的組合。針對不同的情況進(jìn)行組合的荷載的分項(xiàng)系數(shù)則有所不同，因此需要對其進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算工作，才能夠保證所計(jì)算出的支架內(nèi)力的準(zhǔn)確性，進(jìn)而能夠保證鋼材的整體強(qiáng)度滿足要求，才能保證后期施工的質(zhì)量能夠滿足要求，進(jìn)一步提升整個(gè)光伏支架結(jié)構(gòu)的承載能力。

2.3支架檁條設(shè)計(jì)

在對支架上的檁條進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，要依照相關(guān)規(guī)范要求，對不同種類的檁條進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度、撓度以及其穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)的驗(yàn)算工作。

2.4電池組件陣列支架設(shè)計(jì)

在進(jìn)行了相關(guān)的直接結(jié)構(gòu)各部分的承載能力計(jì)算之后，則需要針對不同的要求，對其電池組件的陣列情況進(jìn)行相應(yīng)的布置。根據(jù)工程中所需要的電池?cái)?shù)量，然后進(jìn)行分行分列，根據(jù)支架的傾角利用支架體系進(jìn)行相關(guān)的檁條的布置，設(shè)置好的電池組件與其下部的檁條選用相應(yīng)方式進(jìn)行連接，通常情況下則是選用的螺栓連接，為了能夠保證其安全性，則需要在其兩側(cè)面進(jìn)行增加墊圈。

2.5支架相關(guān)連接設(shè)計(jì)

在光伏支架結(jié)構(gòu)的各部分桿件之間，通常選用螺栓進(jìn)行相應(yīng)的連接工作，因?yàn)槁菟ㄟ@種方式的連接，一方面能夠使得連接的結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)變形能夠不受阻礙，更加能夠合理的接受結(jié)構(gòu)的變行；另一方面這種方式的連接在進(jìn)行現(xiàn)場施工中也更為方便，因此在實(shí)際光伏項(xiàng)目中得到了廣泛的采用。

3工程實(shí)例

3.1項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為山西省石樓縣1MWp光伏扶貧項(xiàng)目，石樓縣隸屬于山西省呂梁市崔家莊。石樓縣1MW電站項(xiàng)目裝機(jī)容量1MW，總占地面積約30畝。石樓縣作為國家扶貧開發(fā)重點(diǎn)縣的石樓，同時(shí)也是山西省委、省政府確定的十個(gè)深度貧困縣之一，光伏產(chǎn)業(yè)扶貧項(xiàng)目是擴(kuò)大扶貧項(xiàng)目覆蓋受益范圍、加快貧困對象脫貧致富的重大決策，是精準(zhǔn)扶貧、精準(zhǔn)脫貧的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，通過發(fā)電增加收入，每月按比例將發(fā)電所得分與貧困戶，具有明顯的產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)和社會(huì)效益。

3.2相關(guān)設(shè)計(jì)方案

本光伏項(xiàng)目盡管占地面積不大，卻有場區(qū)坡度、地形變化較大的特點(diǎn)，幾種常規(guī)做法都會(huì)增加施工的難度和浪費(fèi)一定的鋼材，考慮到此工程為扶貧項(xiàng)目，投資的造價(jià)是需要重點(diǎn)控制的，所以最終確定采用固定長度的前、后立柱形式，通過調(diào)節(jié)基礎(chǔ)的高度來代替常規(guī)的加長前、后立柱長度的調(diào)節(jié)方法，減少了鋼材的浪費(fèi)。

這種固定前后立柱長度的支架結(jié)構(gòu)具有較好的優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用這種方式的設(shè)置，一方面可以減少相關(guān)的部位之間的所需要的轉(zhuǎn)接件的使用，尤其是在較為大型的光伏項(xiàng)目中，能夠最大限度的減少轉(zhuǎn)接件的使用，從而能夠節(jié)省材料，降低工程造價(jià)。

（2）在光伏項(xiàng)目中采用這種前后立柱的形式，其結(jié)構(gòu)性能更加穩(wěn)定，除此之外，這種方式的固定效果，與其他形式進(jìn)行比較，這種方式的固定性能更好，從而能夠保證整個(gè)光伏項(xiàng)目的質(zhì)量。

4小結(jié)

本文對光伏項(xiàng)目中支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了介紹，并且對其相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后通過具體的山地光伏項(xiàng)目工程中的支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了一定的探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]王長貴，王斯成.太陽能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]馮垛生.太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[3]方燕，馬金花，高善峰楊海霞，付振常.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中光伏方陣最佳傾角的計(jì)算方法俱節(jié)能，2008（5）：18-20+2.