光伏支架基础设计中几个主要问题的分析
光伏支架基础上作用的荷载有很多,包括支架及光伏组件的自重、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载等等。其中起控制作用的主要是风荷载,因此光伏支架基础设计应保证风荷载作用下基础的稳定。光伏支架基础可以简单的区分为地面光伏支架基础与平面屋顶光伏支架基础两大类,但其中还能细分为很多小类。比如地面光伏支架基础中就有钻孔灌注桩基础、钢螺旋基础、独立基础、钢筋混凝土条形基础、预制桩基础等。光伏支架的钻孔灌注桩基础成孔较为方便,可以根据地形调整基础顶面标高,说明顶标高易控制。而且混凝土钢筋用量小,开挖量小,施工快,对原有植被破坏小等优势,但不适用于松散的沙性土层中。钢螺旋基础的顶面标高不受地下水影响,即便是在冬季气候条件下照常施工,施工快。采用专用机械将其旋入土体中,无需场地平整,可以尽可能的保护场内植被,螺旋桩可二次利用。光伏支架若是采用独立基础的话,将会有超强的抗水荷载能力和抗洪抗风能力,但由于其施工周期长,对环境破坏力大,所以实际的光伏项目中已经很少会使用这样的基础了。对于平面屋顶光伏支架来说,它的基础主要有两种,一种是水泥配重法,还有一种是预制水泥配重,同样也是各有各的优缺点。
首先,就强度分析,铝合金的强度要弱于钢材的强度,所以在抗风强度要求比较高,或者实际应用跨距比较大的光伏支架时,建议选用钢支架满足强度的需要,而铝合金光伏支架则多应用于一般地区。
其次,防腐性能也是光伏支架一个比较重要的参数,因为防腐优劣不仅仅影响到光伏电站的使用寿命,还影响支架的外观。通常钢支架表面采用热浸锌处理,一般要求在65μ以上,在正常情况下可确保20年的使用寿命,但是需要定期维护,而铝合金支架表面阳极氧化,形成致密的氧化膜,防腐性能远优于钢支架,而且铝合金光伏支架表面美观度也优于钢支架。
最后,比较两者的价格,如果在强度要求比较高的情况下,如果一定要使用铝合金光伏支架,只能通过增大材料来满足要求,而市场上铝合金的价格大约是钢支架的3倍,因此,铝合金光伏支架的成本将远高于钢支架。而在一般的强度要求情况下,比如彩钢瓦屋顶光伏支架,通常跨距比较小,所以对强度要求不高,选用满足强度的铝合金支架在成本上基本接近钢支架,而且由于加工工艺的区别,铝合金支架的截面的多样性可以使得铝合金支架形式丰富、安装便捷。
二、光伏支架结构分类
斜屋顶支架:平行于屋顶坡度
主要产品部件:导轨、卡件、挂钩
屋顶倾角支架:与屋顶相互倾斜一定角度
主要产品部件:导轨、卡件、倾角机构
屋顶压载支架:通过压块固定支架,通常安装在平屋顶
BIPV:光伏建筑一体化结构
地面支架:通过地基,直埋等方式,将支架安装在地面上
打桩式地面支架:通过打桩机安装立柱的地面支架类型
立柱支架:单根立柱支撑整个太阳能板结构
结构形式:有1,2,3,4,6,8。。。块板地柱地架
凉棚式支架:可以用做停车棚及休息场所
跟踪支架:通过电控系统,使支架跟着太阳转动而转动,以获得太阳能板的最大功率
结构形式:可分单轴,斜轴,双轴
304不锈钢,因成本高而逐渐被打入冷宫。
AL铝合金,轻便,载荷好,但防腐性能有待提高,目前40%应用。
Q235镀锌碳素钢,防腐性能好,受力佳,目前55%应用。
太阳能光伏支架,是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊的支架。一般材质有铝合金、碳钢及不锈钢。
太阳能支撑系统相关产品材质为碳钢和不锈钢,碳钢表面做热镀锌处理,户外使用30年不生锈。太阳能光伏支架系统的特点是无焊接、无钻孔、100%可调、100%可重复利用。
太阳能支撑系统在太阳能板支撑中的应用优点远不止于简单的生产及安装。太阳能板还可以根据太阳光线及季节灵活移动。就像刚安装时一样,每个太阳能板的斜面都可以通过移动紧固件,调整斜面以适应光线的不同角度,通过再次紧固使太阳能板准确固定在指定的位置。
光伏组件支架由后立柱、前立柱、横梁、斜梁、连接件等组成,采用螺栓塑翼螺母等连接组成构架。电池组件采用压块与支架横梁连接,形成一个组单元整体。
安装流程:
①安装前后立柱-----②安装斜梁-----③安装横梁-----④支架调平-----⑤安装光伏组件
安装要求:
安装地点:建筑物屋面或幕墙和地面
安装朝向:宜为南向 (追踪系统例外)
安装角度:等于或接近安装当地纬度
荷载要求:风荷载,雪荷载,地震要求
排列方式及间距:结合当地日照情况
质量要求:10年不锈蚀,20年钢性不降低,25年仍具有一定的结构稳定性。