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。
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1、组装式铝合金光伏支架。这种光伏支架为了弥补市场中焊接支架的缺陷,在设备设计中由于采用了以槽形铝合金钢为首要的支撑布局构件的制品支架组成;该设备最大的优点就是组装和拆卸速度快,不需要进行焊接,同时也更有好的耐久性和施工速度快等特点。
2、焊接式光伏支架。这种支架的材质多采用角钢、槽钢和方钢等,由于生产工艺需求低,其价格往往也相对比较便宜;这种支架由于衔接强度比较好,因此能成为市场上普遍选用的支架;同时该设备也正是需要焊接的缺点,让设备在野外施工的时候焊接慢,施工速度上不去不太适合用在民用建筑中使用。
跨越式发展提升国际竞争力
我国的光伏支架伴随着光伏行业的成长快速发展,我国光伏企业在全球攻城掠地的同时,光伏支架最为主要的配套件也开始崭露头角。从最初的野蛮生长到技术驱动、走向全球,我国光伏支架行业大致经历了7个阶段:
两大类光伏支架产品
光伏支架按照是否能跟踪太阳转动区分为固定支架和跟踪支架。
固定支架一般以一年中获得太阳辐照最大的倾角作为组件的安装倾角,角度一般不可调或需要季节性手动调节(部分新品可实现远程或自动调节)。
跟踪支架则可以通过实时跟踪太阳方位,主动调整组件朝向以最大化利用太阳辐照,进而提升发电量,实现更高发电收益。根据结构系统不同,跟踪支架分为单轴和双轴,其中单轴又分为平单轴和斜单轴,目前市场主流产品是平单轴和斜单轴。
中国企业全球出货量上升
我国光伏支架行业的供给能力可以参考当年头部企业的出货情况。根据365光伏每年评选的中国光伏支架TOP20企业名单,前瞻整理了2015-2020年间头部企业的全球出货量情况。2015-2020年,我国主要光伏支架企业的全球出货量呈现出波动上升趋势,并且在2020年大幅增加。2017年,主要企业的光伏支架全球出货量达到27834MW,随后两年间出现了一定程度下滑。2020年,由于全球新能源投资热潮,全球光伏装机量增加带动光伏支架出货量大增,达到43286MW。
注:以上数据根据365光伏“中国光伏支架企业20强”榜单数据整理,每年TOP20企业存在变化。
我国供给水平的变化可以参考当年头部企业的出货量增速情况。从TOP20企业的全球出货量增速来看,2016-2020年呈现出先下降后上升的趋势,最低点发生在2018年,全球出货量增速为-13.5%,全球光伏行业也在这年陷入颓势,随着2019年光伏市场逐步回暖,光伏支架企业全球出货量增速也开始出现回升,并在2020年其增速高达69.2%。
光伏新增装机量走高 分布式比例提升
分布式光伏电站项目地往往存在项目场地有限、光照条件一般(位于工业生活区)等问题,安装跟踪支架不经济,通常采用固定支架或BIPV产品。集中式光伏电站中固定和跟踪支架的占比均较高。
近年来跟踪支架依托其发电增益优势在集中式光伏电站占比稳步上升。从集中式和分布式光伏电站发展趋势来看,现阶段集中式光伏电站占比的提升有助于跟踪支架应用的普及。从长远看,分布式光伏电站占比的回升将提升固定支架和BIPV产品的市场空间。BIPV产品的技术和市场竞争力将对光伏支架厂家的经营业绩带来重要影响。2020年我国光伏总装机量重回增长态势,对光伏支架等配件有着强支撑作用。2021年,2021年全国光伏新增装机54.88 GW,分布式光伏新增装机29.28 GW,约占全部新增光伏发电装机的55%,历史上首次超过集中式电站。。随着国家“双碳”战略的逐步推进,新能源的重要性将得到进一步提高,光伏支架的需求有望持续增长。
市场规模进一步提升
目前,我国暂未权威机构发布对于光伏支架行业的整体市场产值或规模的统计。因此,前瞻根据中国光伏行业协会自2017年来公布的跟踪支架、固定支架及其他的不同渗透率,结合当年光伏新增装机量情况,得出跟踪支架、固定支架及其他的使用情况,乘以不同产品的单价得出我国光伏支架行业整体市场规模。
2017-2020年,我国光伏支架行业的市场规模总体呈现先上升后下降的趋势。2018年,我国光伏支架市场规模达到高点141.6亿元,之后开始出现下滑。主要原因在于光伏支架行业整体单价出现下降,对行业整体营收有一定影响。2020年,我国光伏支架行业的市场规模下滑至115.5亿元。2021年,我国在光伏行业加大投资,大幅增加光伏装机量,光伏支架行业因此受益,市场规模突破170亿元。
—— 更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国光伏支架行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
主要注意钢缆锚具固定方式,斜拉和水平张拉。我们公司研发大跨距柔性跟踪支架东西跨度16米,南北30-60米。
平面混泥土屋顶,在农村俗称平房,顶部是平的,在安装光伏发电系统时候对设计有着更多的要求,首先要考虑到当地光的辐照量,让组件尽可能多的接收阳光,其次要考虑到前后组件的遮挡和女儿墙高度等复杂因素。
单跨跨度在15米以上,光伏组件距地面安装高度4米及以上的场景下应用,能够更大限度的发挥大跨度柔性索桁架系统光伏支架安装工艺的技术和成本优势。
光伏支架立柱斜撑的位置在下部设置了花篮螺栓。光伏支架受力体系因其施工方便、材料节省等诸多优点在地面光伏、农光互补光伏发电项目中广泛运用,近年来随着极端天气的不断出现,风荷载常常超出规范的设计要求,单立柱光伏支架体系因其自身受力体系的特殊性,在极端风荷载的作用下易引起晃动,甚至前后斜撑脱落等荷载失效案例。
拓展介绍
光伏支架体系的传力途径,利用钢丝绳将光伏支架的水平荷载传递至埋入地面的角钢,增强单立柱支架体系的受力性能,可有效防止单立柱支架体系在极端风荷载作用下引起的晃动,甚至荷载失效的情况发生。
光伏支架立柱布置大都采用横向布置,在施工过程中为了加快施工速度,很多施工单位需要对场区进行整平工作,导致前后排光伏组件形成台阶接触,造成用地面积增加,装机容量减小的情况,而且场地进行整平需要花费一定的时间以及人力、物力,使得建设周期和成本均有所延长和提高。
从光伏电站的建设方面说起,光伏电站抗风能力绝大部分由光伏支架、配重所决定。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。理论上太阳能支架的最大抗风能力216公里/小时(17级台风),太阳能跟踪支架最大抗风150公里/小时(大于13级台风)。
虽说支架和配重是影响光伏电站抗风能力的关键,但是,光伏电站排布方案、产品质量、安装角度等因素也不可忽视。
安装光伏电站时都会签订安装合同,虽然光伏组件质保80%,但是所有的合同内基本都会注明自然灾害除外。
因为没有任何一个产品能够连自然灾害都质保赔偿,唯一解决途径就是给光伏电站购买财产意外险,以防意外事故发生造成直接性的财产损失,特别是沿海地带会经常台风、海啸出没。因为光伏电站属于户外设施在地区遭遇人类不可抗力自然灾害时候不可能完全保证光伏电站不是安装问题造成的损失。
当然如果纯属安装工程质量问题,安装商家理应负责全部赔偿。但是如此次”出没之后,即使没有被台风摧残那又该如何保证不被空中不明飞行物砸坏?
虽然光伏组件耐风压17级飓风,风速23m/s(直径为)。按理论只要电站安装设计结构符合要求一般不会出现任何问题。但是万一出现问题不管是业主还是安装商难免会出现不必要的损失。所以台风经常出没地区购买一定的财产险是有必要的。
当然更专业的设计及安装及其重要,如果电站施工本身存在质量问题相信保险公司也会追究其责。然而依然有存在光伏支架利用角铁代替的现象,使用寿命完全无法保障应及时整改。并且加防风绳,以确保电站带来意外伤害。
首先,要使用优质的支架和靠谱的加固方案。
其次,虽说支架和配重是影响光伏电站抗风能力的关键,但是,光伏电站排布方案、产品质量、安装角度等因素也不可忽视。
解决这些问题很简单,那就是找一个知名靠谱的光伏电站品牌商,他们会根据当地实际情况,将抗风、抗雪压等因素计算进去,设计最优的排布方案、角度、配重。在施工过程中,不偷工减料,就可以保证抗风。
优点:无枯竭危险;安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净;不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区;无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;能源质量高;使用者从感情上容易接受;建设周期短,获取能源花费的时间短。
缺点:太阳能电池板的生产却具有高污染、高能耗的特点,照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关;目前相对于火力发电,发电机会成本高;光伏板制造过程中不环保。
扩展资料
系统分类:独立光伏发电,主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成,若要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器;分布式光伏发电系统,是在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统,以满足特定用户的需求,支持现存配电网的经济运行。
并网光伏发电,集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站,主要特点是将所发电能直接输送到电网,由电网统一调配向用户供电。这种电站投资大、占地面积大,没有太大发展。分散式小型并网光伏,由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点,是并网光伏发电的主流。
参考资料来源:百度百科——光伏发电