1光伏支架小结

光伏支架小结光伏支架小结 0 0 综述综述 根据德国的统计数据，在一个大型太阳能发电站项目中，建安成本占光伏 项目总投资的 21%左右，而太阳能光伏支架的投资仅占总成本的 3%左右。因 此，相对于太阳能电站高额的投资，支架成本的波动并不是敏感因素，选择高 端支架的成本仅提高不足1%，然而如果选用的支架不合适，后期养护成本会 大大增加，整体考虑并不合算。 任何类型的太阳能光伏组件装配部件，最重要的特征之一是耐候性。需保 证 25 年内结构必须牢固可靠，能承受如环境侵蚀，风、雪荷载和其它外部效 应。安全可靠的安装，以最小的安装成本达到最大的使用效果、几乎免维护、 可靠的维修、可回收，这些都是做选择方案时所需要考虑的重要因素。目前一 些支架企业应用了高耐磨材料以抵抗风力雪荷载和其它腐蚀作用，综合利用了 铝合金阳极氧化，超厚热镀锌，不锈钢，抗 UV 老化等技术工艺来保证阳能支架 和太阳能跟踪的使用寿命。 1 1 光伏支架常见形式光伏支架常见形式 光伏支架具有多种分类方式，如按照连接方式分为焊接式和组装式，按照 安装结构分为固定式和逐日式，按照安装地点分为地面式和屋面式等。无论哪 种光伏系统，其支架构成大体相似，都包括连接件、立柱、龙骨、横梁、辅助 件等部分。 1.1 固定式光伏支架 固定式光伏支架，顾名思义，是指安装之后方位、角度等保持不变的支架 系统。固定安装方式直接将太阳能光伏组件朝向低纬度地区放置（与地面成一 定的角度），以串并联的方式组成太阳能光伏阵列，从而达到太阳能光伏发电 的目的。其固定方式有多种，如地面固定方式就有桩基法（直接埋入法）、混 凝土块配重法、预埋法、地锚法等，屋面固定方式随屋面材料不同而有不同的 方案。 图 1 地面支架固定方式 太阳能电池阵列的支架，通常由从钢筋混凝土基础中伸出的钢制热浸镀锌 的加工品或者不锈钢制地脚螺栓来固定。在房屋屋顶上采用混凝土基础的场 合，将房屋的防水层揭开一部分，剥掉混凝土表面．在天井的钢筋上把阵列用 的混凝土座的钢筋焊接在一起。不能焊接钢筋时，为了借助混凝土的附着力和 自重对抗风压，使混凝土底座表面凹凸不平使附着力加大。之后，用防水填充 剂进行二次防水处理。 如果上述方法也不能实施时,可在防水层上敷设比较贵的硅胶等耐候性缓冲 材料，在其上安装热浸镀锌的重量大的钢骨架，然后在钢骨架上固定阵列支 架。钢骨架是用塑料螺栓连接在房上周围突出的压檐墙上．目的是风压不致使 阵列及钢骨架移动。起辅助强化作用。 1.1.1 屋面光伏系统支架 屋面光伏支架所安装的环境包括坡屋面、平屋面，安装时需顺应屋面环 境，不破坏固有结构及自防水系统，屋面材料包括琉璃瓦、彩钢瓦、油毡瓦、 混凝土面等。针对不同的屋面材料采用不同的支架方案。 屋面按倾斜角度分为坡面和平面两种，所以屋面光伏系统的倾斜角度有多 种选择，对于坡屋面通常采用平铺的方式顺应屋顶坡度布置，也可以采用与屋 顶成一定倾角的布置方式，但是这种做法相对比较复杂，案例较少；对于平屋 面则有平铺和倾斜一定角度两种选择。 针对不同的屋面材料，会有不同的支架系统。 1）琉璃瓦屋面支架 如图 1 所示，琉璃瓦为碱土、紫砂等软硬质原料经过挤制、塑压后烧制而 成的建筑材料，材质脆，承重能力差。在安装支架时一般采用特殊设计的主支 撑构件与琉璃瓦下层屋面固定，来支撑支架主梁及横梁，支撑构件如连接板等 通常设计成如图 2 中所示的多开孔样式，灵活有效实现支架位置调整。组件与 横梁之间采用铝合金压块压接。 图 2 琉璃瓦屋面、主支撑构件机组件固定压块 2）彩钢瓦屋面支架 彩钢板是薄钢板经冷压或冷轧成型的钢材。钢板采用有机涂层薄钢板（或 称彩色钢板）、镀锌薄钢板、防腐薄钢板(含石棉沥青层)或其他薄钢板等。 压型钢板具有单位重量轻、强度高、抗震性能好、施工快速、外形美观等 优点，是良好的建筑材料和构件，主要用于围护结构、楼板，也可用于其他构 筑物。 屋面彩钢瓦一般分为：直立锁边型、咬口型（角驰式）型、卡扣型（暗扣式） 型、固定件连接（明钉式）型。 直立锁边型咬口型（角驰式） 卡口（暗扣式）型固定件连接（明钉式）型 在彩钢瓦屋面安装光伏系统时，要充分考虑彩钢瓦形制及其承重能力，以 确定支架固定方式。彩钢瓦屋面支架固定方式主要根据彩钢瓦形制而定，如图 4 所示：地面支架固定方式 图 4 彩钢瓦屋面支架固定方式 3）混凝土屋面支架 混凝土屋面光伏支架一般为固定倾角的固定方式，也可以采用平铺方式布 置。该型屋面固定方式主要为混凝土基础和标准化固定连接件固定，分为现浇 型和预浇型两种方式。 ·混凝土屋面上现浇矩型基础，适时合屋面承载小、风荷载高的地区和屋 面；如下图所示：1 矩形基础与屋面用化学锚栓连接；2 矩形基础上安装标准化 的固定连接件；3.支架与组件组装。 图 5 混凝土屋面现浇矩形基础 ·混凝土屋面上放置预浇矩形基础，适合屋面承载小、风荷载小的地区和屋 面；矩形基础上预制标准化的固定连接件。 图 6 混凝土屋面预浇矩形基础 1.1.2 地面光伏系统 地面光伏系统是指安装地点选择在户外开阔地面的光伏系统，常见大型地 面光伏系统的支架固定方式随着地质、环境、气候等因素而不同。一般采用混 凝土条形（块状）基础形式（特殊地基情况需要咨询专业土力学设计人员）， 也可以采用桩基式、地锚式（如图 1）等方式。 图 7 螺旋桩基 图 1 中所示的四种不同基础形式可以根据实际情况选择，其中混凝土块配 重和预埋件的方法经常应用于屋顶太阳能建设或改造，这样可以有效避免破坏 屋顶防水层等结构；地锚法和直埋式常用于太阳能电站的建设中，具有稳固、 可靠性高的特点。 根据施工经验，地锚法施工基础最为牢固，安全性最高，但是地锚与太阳 能光伏支架连接部位需要特别定做，造价很高。相比之下，直埋式施工简便， 只需要使用开孔机在现场开孔并灌注混凝土，在混凝土未凝固之前将槽钢直接 插入孔中即可，但是与地锚法相比，直埋式基础对现场土壤的自立性要求较 高，需要进行前期的地质勘测试验。当然，在地质情况非常有保障的情况下， 也可以不做前期的地质勘探。 太阳能光伏支架主、次梁的排布方式主要取决于电池板的安放方法。总的来 说，由于电况允许的前提下，直埋法显然优于地锚法。 1.21.2 跟踪式光伏支架跟踪式光伏支架 当太阳光线垂直于电池面板时，太阳能接收到的太阳能最大，发电功率也 最 高。但是地球时时刻刻都在进行公转和自转，因此太阳光线角度是时刻都在发 生变化的。而固定支架，因为电池面板是固定的，因此不能保证尽量让太阳光 线垂直电池面板，不能充分利用太阳能。 因此跟踪系统是尽量去对准太阳，使太阳光线在电池面板单位面积的接收 到的太阳光线更多，从而增加发电量。目前而言，跟踪系统包括单周跟踪系统 与双轴跟踪系统两大类，单轴跟踪系统又分为水平单轴跟踪系统和斜单轴跟踪 系统。 1.2.1 水平单轴跟踪 如图 8 所示，水平单轴跟踪适合在低纬度地区，通常跟踪太阳的高度角来 提高太阳光线在电池面板的垂直分量来提高其发电量。水平单轴跟踪系统，不 是单纯跟踪太阳高度角，而是采取一套复杂的计算算法，使得其太阳光线在电 池面板的垂直分量最大化，来控制其运动角度。这样最大化的增大了光伏发电 量。水平单轴跟踪一般相