光伏組件橫排及豎排布置時(shí)支架用鋼量對(duì)比

王敏 何文俊

摘 要：根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)光伏支架的計(jì)算要求，以越南某30MW光伏電站項(xiàng)目為例，對(duì)光伏組件橫排布置和豎排布置分別計(jì)算光伏支架并進(jìn)行用鋼量對(duì)比分析，分別得出了橫排布置和豎排布置兩種方案的用鋼量對(duì)比結(jié)果，并提出了實(shí)際工程設(shè)計(jì)的合理化建議，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：光伏支架 橫排布置 豎排布置 用鋼量對(duì)比

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）01（b）-00-02

Abstract：According to the calculation requirements of MMS in “Code for design of photovoltaic power station”， taking a 30MW photovoltaic power station project in Vietnam as an example， The MMS of the horizontal arrangement and vertical arrangement for the photovoltaic module are calculated and compared， and obtained the comparison of the quantity of steel used in the arrangement of the two schemes， and some proposal that can be used for the actual engineering design are given，so as to similar project.

Key words：Photovoltaic support； Horizontal arrangement； Vertical arrangement； Comparison of steel quantity

光伏支架是光伏發(fā)電站的重要組成部分，支架的選擇將直接影響光伏組件的運(yùn)行安全、破損率及建設(shè)投資，在保證光伏組件正常運(yùn)行的前提下，降低每組支架的用鋼量已成為光伏發(fā)電工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。選擇合適的光伏支架不但降低工程造價(jià)，也會(huì)減少后期養(yǎng)護(hù)成本。鋼支架性能穩(wěn)定，制造工藝成熟，承載力高，安裝簡(jiǎn)便，廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)太陽(yáng)能光伏和太陽(yáng)能電站中。支架廣泛采用的冷彎薄壁型鋼，規(guī)格統(tǒng)一，性能穩(wěn)定，防腐蝕性能優(yōu)良，外形美觀。值得一提的是，組合鋼支架系統(tǒng)，其現(xiàn)場(chǎng)安裝，只需要使用特別設(shè)計(jì)的連接件將槽鋼拼裝即可，施工速度快，無需焊接，從而保證了防腐層的完整性。

1 計(jì)算對(duì)比

越南某30MW光伏電站項(xiàng)目，設(shè)計(jì)使用年限25年；基本風(fēng)壓0.5kN/m2；設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g。光伏組件的規(guī)格為1956×992×40（單位mm），單塊組件質(zhì)量22.5kg。該工程業(yè)主要求支架方案用鋼量經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)，故在滿足發(fā)電量的前提下對(duì)支架橫排布置和豎排布置做了系統(tǒng)全面的用鋼量比較。該工程采用60塊光伏組件為一個(gè)陣列來設(shè)計(jì)，包括豎排2×30（平面尺寸30.340m×3.932m）陣列和橫排4×15（平面尺寸29.962m×4.028m）兩種陣列進(jìn)行用鋼量比較。

1.1 支架形式

光伏支架采用雙立柱支架形式，東西向最大適應(yīng)坡度為15°。組件最低點(diǎn)離地高度500mm。光伏支架立柱采用鍍鋅無縫鋼管，支撐采用鍍鋅冷彎薄壁等邊單角鋼，斜梁、橫梁采用鍍鋅冷彎薄壁C型鋼。構(gòu)件鋼材牌號(hào)均為Q235B。豎排2×30陣列組件布置平面圖如圖1所示，豎排陳列2×30光伏支架構(gòu)件材料如表1所示。橫排4×15陣列組件布置平面圖如圖2所示，橫排陳列4×15光伏支架構(gòu)件材料如表2所示。B軸立柱兩端設(shè)置拉桿以增加陣列整體穩(wěn)定和傳遞水平拉力。立柱與斜梁采用三角件連接以適應(yīng)南北向傾角問題。支撐與后立柱采用抱箍連接方便根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形調(diào)節(jié)連接位置。支架與組件采用鋁合金壓碼和螺栓共同連接，其更加安全穩(wěn)定。

1.2 支架受力及變形分析

依據(jù)《GB 50797-2012，光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，支架的荷載和荷載效應(yīng)計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：風(fēng)荷載、雪荷載和溫度荷載應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009中25年一遇的荷載數(shù)值取值。地面和樓頂支架風(fēng)荷載的體型系數(shù)取1.3。建筑物立面安裝的支架風(fēng)荷載的確定應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009的要求。風(fēng)荷載取標(biāo)準(zhǔn)值或在地震作用下，支架的柱頂位移不應(yīng)大于柱高的1/60。主梁及次梁撓度容許值不超過L/250。兩種支架形式的計(jì)算結(jié)果如表3所示。

2 結(jié)論

該文結(jié)合越南某光伏電站的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)光伏組件橫排布置和豎排布置做了系統(tǒng)全面的用鋼量比較，得出以下結(jié)論。

（1）改良人字形支架的所受內(nèi)力及節(jié)點(diǎn)位移相對(duì)較小，結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。該工程最終采用該種形式的支架，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）通過對(duì)以上兩種形式的光伏支架進(jìn)行受力分析對(duì)比。依據(jù)計(jì)算結(jié)果，豎排布置相比橫排布置，用鋼量較小。本工程最終采用了豎排布置形式。但是，不同布置形式的光伏支架都有其優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工程所處位置及應(yīng)用環(huán)境合理選擇，同時(shí)綜合考慮各項(xiàng)因素，選取最優(yōu)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50797-2012，光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.