太陽能光伏車棚

邵燕++羅易++沈道軍++周承軍

摘 要：目前，國內開始極力推廣太陽能光伏車棚，以滿足當前市場需求。本文闡述了太陽能光伏車棚的結構設計，重點分析了光伏車棚基礎形式和支架系統。這種光伏車棚將光伏發電和普通停車棚相結合的方式，集多種功能于一體，不僅體現光伏建筑一體化，而且既美觀又實用。

關鍵詞：太陽能；光伏車棚；光伏支架；光伏建筑一體化（BIPV）

中圖分類號：U676 文獻標識碼：A

0.引言

近年來人們對能源問題日益關注，太陽能是地球上最豐富的能源資源，太陽能的應用和普及越來越受到重視，應用領域也越來越廣泛。根據太陽能的特點和實際應用的需要，目前太陽能發電分為光熱發電和光伏發電，而通常所說的太陽能發電指的是太陽能光伏發電。太陽能發電被稱為是一種理想的發電方式，只要有陽光，太陽能電池板上就能產生電流，直接把光能轉換成電能，不需經過任何中間步驟，所以發電過程中不會產生任何污染，從而也被認為是一種清潔的新能源，作為清潔新能源在社會上的用途也在逐漸增加。

太陽能光伏車棚是一種將太陽能電池板集成到建筑上的技術，不僅具備普通停車棚停車的功能，在停車棚頂部鋪裝太陽能電池板，將太陽能電池板與建筑屋頂相結合，既起到了發電的作用，還起到隔熱、防雨和遮陽的功能。太陽能光伏車棚是未來的一個發展方向，其發展前景十分廣闊。

1.項目概況

本項目場址位于浙江臺州臨海地區，設計基本風壓：0.9kN/m2，設計基本雪壓：0.5kN/m2，地面粗糙度為B類，抗震設防烈度6度。

2.太陽能光伏車棚系統組成

太陽能光伏車棚系統主要由光伏支架、太陽能電池方陣、逆變升壓系統和防雷、接地系統組成。

2.1各部件功能

光伏支架：作為直接支撐太陽能電池板的核心結構，根據當地基本風、雪壓，滿足抗風抗雪載能力，并按照最佳安裝傾角，設計出支架各個構件所需截面尺寸。太陽能電池方陣：是光伏系統主要部件，也是收集太陽光的核心組件，將接收到的太陽光能直接轉換成電能，大量的太陽能電池板經過若干組串聯合在一起構成光伏組件的方陣。逆變升壓系統：包括智能匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、升壓變壓器等，最終并網匯集。智能匯流箱是用于連接光伏方陣和逆變器，具備防雷功能和監測電流、電壓。直流配電柜是對直流電能進行分配、監控、以及保護功能。并網逆變器是將直流電轉換成交流電的電力裝置，并具有系統故障保護功能。升壓變壓器主要是將低壓交流電升壓到10kV或35kV。防雷、接地系統：包括防雷器、引下線和接地網等。支架通過鋼柱接地與水平接地體之間采用熱鍍鋅扁鋼連接，形成避雷接地網。防止或減少雷擊建筑物所發生的人身傷亡以及電氣系統損壞。

3.太陽能光伏車棚結構

3.1 基礎

采用鋼筋混凝土獨立基礎，由基礎墊層和底板上部的基礎短柱組成，短柱頂部設置預埋螺栓與支架相連。由于現場場地原為養殖塘，場地用大石塊和塘渣填埋，土質較疏松，初步設計方案基礎開挖為1.2m，開挖后發現水泥路面未配置鋼筋網片，開挖過程中碰到深淺不一的大石塊，地基處理沒有分層夯實碾壓。后期經過討論改變開挖深度為0.75m，開挖深度變淺后，遇到大石塊的概率會有所減少，最終方案采用混凝土整體澆筑，使得和原來回填土有更好黏結性，并滿足地基承載力要求。基礎形式如圖1所示。

3.2 光伏支架

采用單坡、雙立柱形式，安裝角度為10度，南端離地高度2.2m，停車方式為垂直式雙向停車。立柱前后間距4.3m，通過預埋柱腳螺栓與混凝土基礎相連，預留二次灌漿以便調節柱腳螺栓用。鋼梁和立柱均為等截面實腹焊接H型鋼，連接方式采用端板橫放形式，端板拼接處螺栓采用10.9S摩擦型高強度螺栓。立柱柱腳底板上設有抗剪鍵，采用8# 槽鋼垂直焊接在柱腳底板水平面上，并埋在混凝土基礎內預留的凹槽中，最后用微膨脹混凝土進行二次灌漿。

鋼梁主要是承受上部構件傳遞的荷載，作為主要承重構件，強度和穩定性必須滿足，在腹板上焊接次構件的連接板和加勁板。在鋼梁橫向設置水平支撐和剛性系桿，其中水平支撐作為柔性系桿，在鋼架之間以斜向交叉布置，主要用于調節鋼梁的平衡。剛性系桿是沿結構通常布置，主要用于鋼梁和鋼梁之間水平聯系。

屋面檁條設置主要是為了屋面太陽能電池板的鋪設，采用冷彎薄壁卷邊C型鋼，布置在鋼梁上翼緣，在鋼梁上翼緣焊接有檁托，通過檁托來連接屋面檁條和鋼梁，緊固采用M12普通螺栓。為了保證屋面檁條側向穩定性，在檁條之間布置了雙層拉條和套管。隅撐是連接鋼梁和檁條之間的支撐桿，用來保證鋼梁下翼緣的平面外穩定。支架結構如圖2所示。

3.3 屋面系統

此方案直接采用太陽能電池板作為其屋面系統，太陽能電池板連接通過鋁合金壓塊方式固定，1塊太陽能電池板通常采用4個壓塊。考慮到停車棚防水問題，可以在太陽能電池板之間增加泡沫棒并填充密封膠，而且在上部需要做彩鋼或者鋁合金蓋板，此種做法防水性能極佳，安全穩定，安裝方便。

結論

采用雙立柱形式太陽能車棚，車棚南北兩側皆可停車，可以最大化地利用停車面積，是一種比較經濟合理的結構。最關鍵的是利用太陽能電池板作為光伏車棚屋面，不僅滿足光伏發電的要求，還兼顧建筑的基本功能，完全滿足太陽能光伏建筑一體化概念。將兩者結合在一起的所謂光伏建筑一體化，具有以下幾個優點：（1）滿足建筑的安全性能要求；（2）滿足建筑的采光要求；（3）滿足安裝方便要求；（4）滿足綠色環保等，從真正意義上做到了節約資源和節省空間。可以預計，在未來的光伏市場中應該是最重要的領域之一。

參考文獻

[1]GB 50009-2012，建筑結構荷載規范[S].

[2]GB 51022-2015，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范[S].

[3]GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規范[S].endprint