光伏组件柔性支架技术方案.pdf

该【光伏组件柔性支架技术方案 】是由【小辰GG】上传分享，文档一共【3】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【光伏组件柔性支架技术方案 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。光伏组件柔性⽀架技术⽅案
⽅案设计

柔性⽀架采⽤两固定点之间张拉预应⼒钢绞线的⽅式，两固定点采⽤钢性基础提供反⼒，可实现10～30 m⼤间距。这
种设计可规避⼭地起伏、植被较⾼等不利因素，仅在合适的部位设置基础点并张拉预应⼒钢绞线;同时在⽔深较深的渔塘
也可以在保持⽔位不动的条件下，实现基础及柔性⽀架的施⼯。
设计中，钢绞线作为组件安装的固定⽀架，计算时需考虑⾃重，以及风压、雪压不同荷载组合下的⼯况，并进⾏受⼒分
析。区别于传统⽀架的刚性变形要求的严格限制( 主梁为L/250，次梁为L/200[1])，柔性⽀架对变形没有严格限制，⽬前
可根据实际情况采⽤挠度容许值L/30～L/15，在这种变形条件下不影响钢绞线的⼒学性能，因此，柔性⽀架可以更好地
适应⼤跨度⽅案，同时可控制好总造价。
基础设计⽅案
柔性⽀架⽅案是把传统钢性⽀架⽅案的檩条改为钢绞线的⽅式，其特点是钢绞线采⽤先线法提供预拉⼒，组件安装后在
不同⼯况受⼒条件下允许钢绞线有⼀定的变形( 本⽂按挠度容许值L/30 论述)，从⽽实现10～30 m 的⼤跨度⽀架，可满
⾜不同地形的需要。由于钢绞线张拉预应⼒的存在，柱顶均会产⽣较⼤的⽔平拉⼒，导致基础底部弯矩较⼤，因此⼀般
设计采⽤在柱顶⽤斜拉或⽀撑的⽅案平衡预拉⼒产⽣的⽔平⼒，以满⾜柱底抗倾覆的受⼒要求。
根据柔性⽀架的整体设计⽅案及受⼒特点，基础形式可采⽤图1、图2 两种形式。
1) 基础⽅案1：采⽤两个基础，⼀个是钢⽴柱基础，主要提供柔性⽀架竖向⼒的反⼒;另需配备⼀个斜拉索基础，承担钢
绞线产⽣的⽔平⼒，并承担向上的拉⼒及向右的拉⼒，斜拉索基础属于配重式。
2) 基础⽅案2：采⽤两个基础，⼀个是钢⽴柱基础，主要提供柔性⽀架竖向⼒的反⼒;另需配备斜撑柱基础，承担钢绞线
产⽣的拉⼒，且钢绞线对斜撑柱基础产⽣向下压⼒及向右的推⼒。斜撑柱基础底⾯积相对基础⽅案1 略⼩。
⽀架设计⽅案
根据光伏组件的排布⽅式，柔性⽀架⽅案可分为横排和竖排两种( 见图3、图4);根据跨长可采⽤单跨和多跨的⽅案，但因
场地条件限制，单跨往往不能满⾜需要，则需要采⽤⼆跨、三跨，甚⾄更多，中间⽀座可采⽤摇摆柱⽅式有效控制钢绞
线的挠度。
⽀架与端柱及中间柱的连接均要求采⽤铰接固定⽅式，以减⼩应⼒集中;同时钢绞线张拉安装⽅便，便于缩短⼯期、节省
造价。
⽀架适⽤范围分析
由于柔性⽀架具有跨度⼤且跨度范围灵活可调的优势，因此其适⽤范围更⼴，包括：
1) 适⽤⼭地坡度、起伏较⼤的地区，同时不受植被⾼低等因素的影响;
2) 适⽤于渔塘、滩涂等地区，突破传统⽀架受限于⽔深、区域⼤⼩等条件，通过柔性⽀架10～30 m 的⼤跨度⽅案优
势，以及中间可另设⽀撑柱等⽅案，解决渔塘、滩涂等地区传统⽀架⽆法施⼯及安装的难点;
3)适⽤于污⽔⼚⽔池顶部，因污⽔⼚⽔处理⼯艺的要求，⼤体积⽔池内部⽆法安装⽀架基础，柔性⽀架可巧妙规避这⼀
难点，使污⽔⼚⽔池建设光伏电站成为可能。
研究内容及⽅法
光伏组件柔性⽀架系统是⼀种新型的⽀撑体系，通过将光伏组件固定在张紧于两柱间的钢绞线上的⽅式来简化组件⽀架
光伏组件柔性⽀架系统是⼀种新型的⽀撑体系，通过将光伏组件固定在张紧于两柱间的钢绞线上的⽅式来简化组件⽀架
系统。这是⼀种新型结构，在⾏业规范与标准中没有充⾜的设计依据;且该系统利⽤张紧的钢绞线的轴向拉⼒抵抗组件重
⼒、雪荷载和风荷载等横向荷载，属于⼏何⾮线性受⼒体系，受⼒与变形特征复杂。
为了合理设计柔性⽀架系统，保证其在不同⼯况下能够安全服役，同时也为其后续设计优化提供⽀撑，有必要研究不同
⼯况下⽀架系统的受⼒与变形规律。
受⼒计算时可采⽤理论分析与数值模拟两种⽅法，两种⽅法互相验证、互相补充。
柔性⽀架的设计需考虑⾃重、风压、雪压不同荷载组合下的⼯况受⼒。对于主要受⼒结构，垂直于建筑物表⾯上的风荷
载标准值wk 为：wk=βz µ s µzw0 (1)式中，βz 为⾼度z 处的风振系数;µ s 为风荷载体型系数;µ z 为风压⾼度变化系
数;w0 为基本风压。对公式中的参数取值重点说明：
1) 计算基本风压时，因空⽓密度越⼤，风压也越⼤，为安全起见，取-20 ℃时的空⽓密度值， kg/m3(20 ℃时为
kg/m3)。
2) 风压⾼度变化系数应按实际⾼度考虑，如组件⾼度为10 m 情况下，根据GB5009-2012《建筑结构荷载规范》，A 类
的风压⾼，B ，C ，D 。
3) 风振系数：组件为风敏感结构，应考虑风压脉动对结构产⽣风振的影响。如组件⾼度为10 m 时，根据GB 5009-
2012《建筑结构荷载规范》，则不同地⾯粗糙度时的风振系数分别为：A 、B 、C 、D 。
4) 风荷载体型系数是指风作⽤在构筑物表⾯⼀定⾯积范围内所引起的平均压⼒( 或吸⼒) 与来流风的速度压的⽐值，它主
要与构筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地⾯粗糙度有关。
荷载组合
根据柔性⽀架安全情况，荷载组合可分为仅考虑结构⾃重、考虑⾃重与雪荷载共同作⽤、考虑⾃重与风荷载共同作⽤下
的3 种情况。这3 种受⼒情况下荷载计算与组合形式不同，受⼒分析时，对不同的荷载效应进⾏组合，形成不同⼯况。
同时，环境温度的变化会导致钢绞线膨胀或收缩，从⽽造成预应⼒的变化，并引起钢绞线位移增⼤或缩⼩。因此，⼀⽅
⾯应保证在温度上升达到设计最⾼值时，钢绞线位移仍然满⾜刚度条件;另⼀⽅⾯保证在温度降低到最低值时，钢绞线应
⼒不超限。
张拉⼯序
1) 应先张拉前( 下) 钢绞线，后张拉后( 上)钢绞线。张拉后钢绞线时对前钢绞线的影响较⼩，⽽张拉前钢绞线会造成后钢
绞线较多的应⼒损失。
2) 若将前钢绞线预应⼒直接张拉⾄期望值，则由于后钢绞线未张紧，端柱会产⽣较⼤扭矩，发⽣扭转变形。这不仅威胁
结构安全，同时会造成前钢绞线连接处在张拉过程中位移增⼤，影响预应⼒控制精度。为了避免端柱截⾯产⽣较⼤扭
矩，可进⾏多遍张拉。例如，第1 遍张拉将前钢绞线预应⼒张拉⾄ 倍预应⼒，再将后钢绞线张拉⾄ 倍预应⼒;第2
遍张拉前钢绞线⾄⼒，再将后钢绞线张拉⾄ 倍预应⼒;如此循环直到达到期望预应⼒值。
3)若摇摆柱对钢绞线轴向变形⽆约束，钢绞线可单边张拉;若摇摆柱约束钢绞线轴向位移，钢绞线应左右对称张拉，以避
免张拉过程造成摇摆柱侧向受⼒。
⽅案设计建议
⽅案设计建议
1) 因短跨度⽅案与长跨度⽅案相同条件下所需要的钢绞线预应⼒相同，对端柱及中柱的作⽤⼒相同，因此设计中除根据
实际情况考虑跨度外，优先选择长跨度⽅案。
2) 中柱为摇摆柱时，计算表明摇摆柱与钢绞线在迎⾯来风时侧向转运明显，与钢绞线组成⼏何可变体系，不稳定，因此
应从构造上从中柱顶端提供有效⽔平⼒，避免中柱抗弯受⼒。
3) 计算表明，钢绞线直接锚固于柱体上时，钢绞线在柱体连接处弯曲变形明显，钢绞线与端柱相接处应设为铰接，避免
钢绞线局部弯曲过⼤，强度失效。
地⾯电站采⽤柔性⽀架与普通⽀架对⽐
适⽤范围对⽐表2为柔性⽀架与普通⽀架适⽤范围的对⽐。
施⼯安装及检修维护
施⼯安
采⽤柔性⽀架的光伏电站与常规地⾯光伏电站的施⼯不同。
1) 柔性⽀架基础⼀般采⽤混凝⼟独⽴基础，⽴柱采⽤焊接H 型钢柱，独⽴基础与钢柱均⽐常规地⾯⽀架的基础及⽴柱要
⼤很多。
2) 受柔性⽀架跨度较⼤且离地⾼度较⾼的影响，⼀般采⽤安全绳悬挂施⼯⼈员进⾏安装的⽅式，相⽐地⾯施⼯⽅式增加
了施⼯难度及不安全因素。
3) 钢绞线的张拉技术含量较⼤，需要专业的施⼯单位才可以完成。
检修维护
采⽤柔性⽀架的光伏电站检修及维护相对常规地⾯电站难度要⼤。常规地⾯电站常采⽤风吹或⽔洗的⽅式，⽽因柔性⽀
架离地⾼度较⾼，因此⼀般只能采⽤⽔冲的⽅式;同时，对出现质量问题的组件，更换难度也偏⼤。因此，在组件采购时
应严格质量检测及管理，避免后期因质量原因产⽣的组件更换。
结束语
我国光伏发电项⽬柔性⽀架尚处于探索阶段，实际案例为数不多，已建成项⽬以污⽔处理⼚为主，尚未出现⽤于⼭地、
⽔塘、渔塘等地的柔性⽀架。由于⽬前西北地区荒漠、⼽壁⽤地紧张，在条件良好的⼭地越来越少的局⾯下，传统⽀架
的适⽤局限性越来越严重，⽽柔性⽀架具有跨度⼤且跨度范围灵活可调的优势，在光伏产业发展的道路上更具有推动意
义。