光伏支架結構設計分析

胡速波

摘 要：隨著現代科學技術的不斷進步，將太陽能轉化成能夠為人們服務的電能的相關技術得到了更加快速的發展。在進行光伏工程中，光伏支架則是整個光伏結構中主要的承載體系，其質量情況直接關系到整個的光伏項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設計原理進行介紹，并對相關的結構設計進行分析，通過工程實例，對其實際的設計情況進行闡述。

關鍵詞：光伏工程；光伏支架；結構設計

太陽能相比與其他的綠色能源，其數量則是最為廣泛的，同時是一個源源不斷的可以直接進行相應的利用的能源。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。在光伏項目中，支架結構的安全性能則尤為重要，因為光伏項目的興起時間較晚，相關的研究工作還較少，因此在對其相關的研究工作較少，同時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光伏支架設計原則

1.1基本原則

在進行光伏支架的設計工作時，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，同時還要對相應的地基承載能力進行一定驗算；各部分荷載的取值要依據相關的設計規范進行；整個的光伏支架結構的設計方案都應該包括全階段的光伏結構實施的全過程。

1.2夾具布置原則

在設定的坡度方向進行相關夾具的布置，針對不同的支架材質選擇不同的間距進行設置，保證各部分夾具的設計間距滿足相關的要求。

1.3導軌布置原則

進行相關的導軌布置主要是為了能夠最大限度的利用光伏組件的相關的承載能力，而且能夠使得其得到最佳的受力狀態。因此其相關的進行布置的間距則要嚴格的按照相關的設計要求，從而能夠得到最大限度的受力性能，提高整個光伏支架的承載能力。

1.4柱間支撐布置原則

根據每一排光伏支架的縱向的距離，進行相應的柱間支撐設置，如果縱向長度較短時，那么則需要在端部和中間位置都要進行相應的布置，如果項目中光伏支架的縱向距離較大，除了要在端部和中間進行布置之外，還需要沒距離一定間距進行相應的柱間支撐的布置工作。從而提高光伏支架結構的整體穩定性。

2光伏支架結構設計

目前對于光伏支架結構的計算主要是依據的鋼結構的設計規范來進行的，現有的光伏支架形式主要有以下幾種形式。

整個的光伏支架的結構組成構件一般由檁條結構、橫梁構件、相應的支撐體系以及立柱結構共同組成。

2.1支架荷載分析

在進行支架相關的承載能力計算時，一共分為兩種方式的承載能力計算，一方面是按照相關結構的承載能力極限狀態進行設計的，另一方面則是按照相應結構的正常使用極限狀態進行設計的，針對不同的情況進行相應的荷載的組合，從而進行相關設計值的驗算工作。

2.2支架作用荷載組合

在進行光伏支架的受力分析時，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構所傳來的自重。活荷載則是根據相關的規范進行相應的選擇；根據項目所在區域進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來進行相應的計算，而不是進行疊加進行計算的。參考相關的規范進行施工荷載的選擇。除此之外，要根據項目所在地區以及其他因素等進行相關風荷載的取值。再就是溫度效應對其的影響，也就要考慮溫度荷載，其相應的計算取值也要和關的設計規范進行。

在進行這些荷載的組合時，需要考慮兩種情況下的組合，一種是有地震效應的組合，另外一種則是沒有地震效應的組合。針對不同的情況進行組合的荷載的分項系數則有所不同，因此需要對其進行細致的計算工作，才能夠保證所計算出的支架內力的準確性，進而能夠保證鋼材的整體強度滿足要求，才能保證后期施工的質量能夠滿足要求，進一步提升整個光伏支架結構的承載能力。

2.3支架檁條設計

在對支架上的檁條進行相關設計時，要依照相關規范要求，對不同種類的檁條進行相關的強度、撓度以及其穩定性進行相關的驗算工作。

2.4電池組件陣列支架設計

在進行了相關的直接結構各部分的承載能力計算之后，則需要針對不同的要求，對其電池組件的陣列情況進行相應的布置。根據工程中所需要的電池數量，然后進行分行分列，根據支架的傾角利用支架體系進行相關的檁條的布置，設置好的電池組件與其下部的檁條選用相應方式進行連接，通常情況下則是選用的螺栓連接，為了能夠保證其安全性，則需要在其兩側面進行增加墊圈。

2.5支架相關連接設計

在光伏支架結構的各部分桿件之間，通常選用螺栓進行相應的連接工作，因為螺栓這種方式的連接，一方面能夠使得連接的結構之間的相關變形能夠不受阻礙，更加能夠合理的接受結構的變行；另一方面這種方式的連接在進行現場施工中也更為方便，因此在實際光伏項目中得到了廣泛的采用。

3工程實例

3.1項目概況

本項目為山西省石樓縣1MWp光伏扶貧項目，石樓縣隸屬于山西省呂梁市崔家莊。石樓縣1MW電站項目裝機容量1MW，總占地面積約30畝。石樓縣作為國家扶貧開發重點縣的石樓，同時也是山西省委、省政府確定的十個深度貧困縣之一，光伏產業扶貧項目是擴大扶貧項目覆蓋受益范圍、加快貧困對象脫貧致富的重大決策，是精準扶貧、精準脫貧的重點項目之一，通過發電增加收入，每月按比例將發電所得分與貧困戶，具有明顯的產業帶動和社會效益。

3.2相關設計方案

本光伏項目盡管占地面積不大，卻有場區坡度、地形變化較大的特點，幾種常規做法都會增加施工的難度和浪費一定的鋼材，考慮到此工程為扶貧項目，投資的造價是需要重點控制的，所以最終確定采用固定長度的前、后立柱形式，通過調節基礎的高度來代替常規的加長前、后立柱長度的調節方法，減少了鋼材的浪費。

這種固定前后立柱長度的支架結構具有較好的優點：

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

（2）在光伏項目中采用這種前后立柱的形式，其結構性能更加穩定，除此之外，這種方式的固定效果，與其他形式進行比較，這種方式的固定性能更好，從而能夠保證整個光伏項目的質量。

4小結

本文對光伏項目中支架結構的設計原理進行了介紹，并且對其相關的結構設計進行了詳細分析，最后通過具體的山地光伏項目工程中的支架結構的設計情況進行了一定的探討。

參考文獻：

[1]王長貴，王斯成.太陽能光伏發電實用技術[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2]馮垛生.太陽能發電原理與應用[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.風光互補發電系統中光伏方陣最佳傾角的計算方法俱節能，2008（5）：18-20+2.