光伏支架结构方案设计与选型探讨 陈鹏.pdf

光伏支架结构方案设计与选型探讨 作者陈鹏 目前，在全球能源供应紧张和环境问题日益严重的情况下，经济和社会的可 持续发展受到了巨大挑战，发展和利用清洁而安全的可再生能源受到了广泛重视. 虽然目前已经实现利用的可再生替代能源种类较多，但从可用总量上看，水能、 风能、潮汐能都太小，不足以满足人类需求.太阳能作为一种资源丰富，分布广 泛且可永久利用的可再生能源，具有极大的开发利用潜力.特别是进入21世纪， 太阳能光伏发电产业发展非常迅速.太阳能光伏发电在不远的将来不仅要替代部 分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体，将给能源发展带来革命性的变化. 根据欧洲联合委员会研究中心(JRC)的预测，到21世纪末，可再生能源在能源 结构中将占到80%以上，其中太阳能发电占到60%以上，充分显示出其重要的 战略地位. 太阳能光伏组件支架是固定太阳能电池板的重要部件，在获得太阳能电池板 最大发电效率的前提下，保证支架的安全可靠性是光伏组件厂家需要考虑和研究. 根据不同形式的太阳能光伏发电的需要，支架系统一般分为单立柱太阳能支架、 双立柱太阳能支架、矩阵太阳能支架、屋顶太阳能支架、墙体太阳能支架、追踪 系统系列支架等若干规格型号，同时按照不同的安装方式又分为地面安装系统、 屋顶安装系统和建筑节能一体化支架安装系统. 1.荷载取值 1.1风荷载 为使光伏组件能接受最大的光照辐射，它通常被设计为与水平面成一定倾角， 不可避免地承受风荷载作用.同因为光伏组件及其支架系统还具有受风面积大、 自重轻等特点，使风荷载成为了光伏系统承受的主要荷载.无论是顺风时对支架 结构强度和变形的要求，还是逆风时对基础抗倾覆的要求，都是光伏支架设计时 起控制作用的条件.因此，合理的风荷载取值是光伏支架设计的重要内容. 由于光伏发电站的设计使用寿命通常为25年，因此可取重现期为25年的 风荷载值作为基本风压进行计算.考虑到国内缺乏指导光伏支架设计的规范，为 保证支架结构的安全性，参考国外类似规范以指导设计.文中采用25年一遇的 风荷载基本组合对光伏支架进行结构设计，同时采用42m/s瞬时风速对应的极 大风荷载组合进行校核. 1.2荷载组合 光伏支架承受的主要活荷载包括风荷载、雪荷载和施工检修荷载.考虑到光 伏支架为紧贴地面且重量较轻的柔性结构，地震荷载的影响较小，因此通常采用 不考虑地震作用效应组合. 2.理论计算 典型的光伏支架，由次梁(U型导轨)、主梁、立柱和支撑组成.其中次梁 和主梁为受弯构件，立柱和支撑则一般为受压构件.主梁的受力状态也可通过静 力学方法计算得到.与普通钢结构的受弯构件类似，主梁和次梁的挠度也不宜超 过一定的容许值.类比普通钢结构中重要性相近的受弯构件，主梁和次梁的挠度 容许值可分别取为L/250和L/200.前后立柱和支撑主要承受轴向拉力或压力. 考虑到光伏支架的荷载本身较小，而钢结...