柔性光伏支架的應用及標準工藝

1、柔性光伏支架的應用及標準工藝摘要：由于人類對環(huán)境問題的關注，新能源建設項目日漸增加，而太陽能光伏發(fā)電建設項目也日漸增加。本文主要從工程使用角度入手，系統(tǒng)闡述了發(fā)展新型太陽能光電柔性支撐的新思維，并說明了該類支撐受力的正確性。同時經過與傳統(tǒng)太陽能光伏支撐比較分析，得出柔性支撐的優(yōu)勢更為明顯，適用性也更為廣闊，為今后發(fā)展新型太陽能光電柔性支撐的工程應用提供了借鑒。關鍵詞：柔性光伏支架；構造設計；工程應用撓性光電支承系統(tǒng)（下文簡稱撓性支承）是一種大型多連接構件系統(tǒng)，它是 通過在兩端錨固部分之間的張拉方式來調節(jié)預應力鋼索的長度，采用剛性構件和 外斜拉鋼絞線的形式，可以實現 1030 米的大跨，在地形復

2、雜、植物生長等情況下，只要在合適的位置布置地基，拉緊預應力鋼絞線和鋼索即可。在水平基本維 持恒定的條件，可以在河流和魚塘中同時進行剛性支柱、基礎和柔性支柱的建設。1、傳統(tǒng)太陽能光伏支架隨著我國政府對太陽能光伏發(fā)電扶持力度的增強，太陽能光伏水力發(fā)電也日益得 到中小企業(yè)的重視，安全可靠、經濟效益的光伏技術支撐體系一直是總設計師所 關心的要點。由于傳統(tǒng)光伏技術支撐工程設計比較簡單，且受力分析相對容易。 盡管該種形狀的支架一直在被廣泛使用，不過也有不少弊端，比如鋼材損耗大、 占地面積大、材料費用高。同時由于該種形狀的支架也無法應對復雜多變的地形， 所以太陽能電力或光電柔性支架代替?zhèn)鹘y(tǒng)支架也變的更加廣泛

3、。2、柔性太陽能光伏支架柔性支架介紹太陽能光伏發(fā)電柔性支撐即是在鱗次櫛比的鋼纜上放置光伏板，鋼纜二端由剛性支柱連接。同時為降低二端頂部支撐結構的彎矩，支柱二端多使用了外張拉斜拉索和內剛性斜撐。索（鋼絞線）作為一個主體的承載結構，柔性大、質輕、強度大。預應力結構為它提供了足夠大的強度。索構件一般具有以下特性。1） 可以承受拉伸，但無法承載壓力。2）繩的剛性大部分來自于幾何強度，而大多數由外部預應力所提升。3）繃好狀況呈線性特征，剩余狀況則呈非線性特征。4） 索會形成應力松弛和損失。柔性支架的優(yōu)點由于索主要受拉的特性，其材質硬度可被發(fā)揮，因此柔性太陽能光伏支架已變成設計者的理想選擇。1）跨度大且跨

4、越區(qū)域靈活性可調。2）土地空間使用率最優(yōu)化。3）運行方法簡單靈活多樣，通風特性好，發(fā)電效率高。4）比較傳統(tǒng)的光伏支架，柔性光伏支架抗裂特性較好。5）使用鋼筋數量小，承重面積小，費用較少。6）對現場基本需求較小，預裝性強，大大縮短了建設時間。柔性支架適用范圍太陽能柔性支架活動可調、占用建筑面積較小的特性，使其擁有更廣闊的使 用范圍。海灘、漁塘、污水處理廠、復雜山區(qū)、荒坡和水池等復雜地區(qū)均能使用， 同時在我國政府極力推動漁光互補、農光互補的情況下，柔性太陽能光伏發(fā)電系 統(tǒng)支架將有著巨大的使用發(fā)展前景。柔性支架結構體系柔性的光伏支架結構控制系統(tǒng)主要包含二個組成部分：柔性控制系統(tǒng)和支持體系。柔性管理體

5、制由預應力懸索、穩(wěn)定索、組件固定裝夾、光伏組件等形成； 支架管理體系則由基座（包含獨立基石、樁基石）、鋼支柱、鋼梁、支承體制（包含斜拖鏈、斜支撐）等組成。根據太陽能或光電支座的受力特點，一般采用斜拉桿（索）和斜撐。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于受到風、雪兩種載荷的作用，導致拉索發(fā)生變形，鋼柱承受垂直力，而斜拉索和斜桿承受橫向力。對城市污水處理廠或光伏電站，因為跨度太大，一般在鋼支柱與中間柱子內部再設計鋼筋桁架，降低了跨度，以便于降低撓度。針對山坡等復雜地貌，一般依山地斜坡先設有斜拉索（鋼絞線），再布設光伏組件，不但利用了自然地形優(yōu)勢，同時還起到了美觀的作用。3、設計方案兩端鋼立柱及基礎設計在撓性

6、光伏支架上部二端鋼柱的下部設置了一個獨立的底座，末端的鋼柱外部是一根斜拉鋼絲，而鋼絞線的底部是一個獨立的底座。在撓性支撐上，鋼索體系在對端直立桿柱的頂端產生了一個向里的橫向牽引，同時，斜拉鋼絞線系統(tǒng)在桿頭的橫向牽引力也能使鋼索的橫向拉力得到平衡。在垂直放置的斜拉鋼絞線的作用力，以及在地基垂直方向上的作用力，均可由重力作用于地基上的土壤所引起的壓力差值而達到平衡。光伏組件布局設計根據光伏組件的布置，選擇最靈活的支撐方法。該方案主要包括水平光伏組件和垂直光伏組件?？梢罁嶋H狀況，選擇單跨或多跨度。由于受現場條件的影響，一個跨度經常沒有滿足需要，須選用 2 個、3 個或者更多的跨度。因此選用扭轉梁，

7、可以控制鋼絞線的撓度。將鋼絞線或鋼絲繩與端梁和中柱之間進行鉸接式緊固，以降低內部應力的集中。利用以上總體設計方法，有助于將鋼絞線或鋼絲繩張緊且裝配簡便，還可以減少建筑施工時間，從而節(jié)省了成本。4、柔性光伏支架系統(tǒng)的工程應用云南省德宏傣族景頗族自治州尋甸縣的 1.97MW 光伏農業(yè)扶貧工程項目中部分的光伏支架使用柔性支撐結構，最大跨度 10m，共八跨，每方陣長度為 80m； 南北走向為標準柱距方向，總建筑面積約為 4800m2，光伏組件采取水平橫排布置方法，組件傾斜角為 20。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組件規(guī)格約為 4.5mm，前玻璃面板為 TCO 玻璃厚度2.5mm，后玻璃面板為 0.5 鋼化玻璃厚度

8、 2mm，單體模塊組體積大約為 0.82m，每單體模塊組重量約 9.2kg。邊柱采用 140X80X3.0 的薄壁鋼板。通過對不同的荷載和最惡劣的荷載進行計算，得出了單根立柱的頂板在 30.2 kN （每根立柱要承受四股纜繩的拉力）， 并在垂直荷載為 1.822 kN 的基礎上，采用 8 個 6X7 型纜繩構成。利用 PKPM 軟件模型，將上述運算數據輸入后得出的計算結果必須符合一定標準和應用條件。在標準計算模型中斜拉索可用 22 圓鋼線代替，但實際使用13（三股）的 10.8mm 鋼絞線時，其抗拉強度已滿足設計要求。設計端鋼梁選擇溫度為16080的 3.0 薄壁形鋼。經測算，作用于邊梁的均布

9、荷載為 15.1kN/m，并采用了 PKPM 的軟件建模技術，將這些數值輸入后得出的計算符合工程規(guī)范和實際應用條件。中梁采用 120X60X3.0 薄壁鋼板，中梁采用 120X602.5 薄壁鋼板。光電裝置的傾斜角度大約是 20 度。采用PKPM 軟件進行數值模擬，得到的結果必須滿足一定的規(guī)范和使用要求。根據上述計算查得基礎反力，再按照基礎與其上部夯土的本身重量一起承受上部斜拉力的原則，確定了基層厚度與埋深度。5、設計建議當中心柱是擺動圓柱時，由于在迎風面時擺動的圓柱和鋼絞線都會橫向移動并和鋼絞線構成幾何可變體系，柱帽的水平位移大而不平衡，所以應從中心圓柱的上方提供更有效的水平壓力，以防止中心圓柱受扭。把支柱間的支座置于第一支柱二端之間可以更好地解決該問題。當鋼絞線與柱帽緊固時，鋼絞線的連接部位易因彎曲較大而造成硬度下降，所以可以利用一些輔助工具，比如使用雞心扣、UT 卡子等。由于本工程是一項太陽能型農村建設工程，既可以利用柔性支承的空間來搭建溫室，也可以種植糧食。6、結束語柔性光伏支架可廣泛應用于水平跌落的地板，因此使用前景很廣泛。設計者和維修技術人員須著重注意其的穩(wěn)定性問題，在運行與保養(yǎng)方面，也應該注意鋼絞線以及鋼絲繩的防腐蝕問題。而隨著