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新型光伏方阵支架结构设计的研究及应用

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：周会晶

[导读] 光伏发电厂是未来我国发电厂的主要发展趋势，在光伏发电厂中，需要利用太阳能电池板将太阳能转化为电能并输送给用户，而新型光伏方阵支架结构是太阳能电池板的支撑结构，其直接影响着太阳能电池板的工作，因此，开展对新型光伏方阵支架结构的研究尤为重要。

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摘要：光伏发电厂是未来我国发电厂的主要发展趋势，在光伏发电厂中，需要利用太阳能电池板将太阳能转化为电能并输送给用户，而新型光伏方阵支架结构是太阳能电池板的支撑结构，其直接影响着太阳能电池板的工作，因此，开展对新型光伏方阵支架结构的研究尤为重要。基于此本文主要研究新型光伏方阵支架结构设计的研究及应用希望对相关人员有所启示。
关键词：光伏发电；方阵支架；结构设计
        引言：在实际太阳能电池板工作时，需要新型光伏方阵支架支撑，且合理的新型光伏方阵支架结构不仅能够保证太阳能电池板的稳定性，还能够帮助太阳能电池板良好的完成输电工作，因此，合理的设计新型光伏方阵支架对于确保太阳能电池板稳定、高效的运行尤为重要。
        1、新型光伏方阵支架结构设计的研究分析
        1.1新型光伏方阵支架结构关键荷载取值研究
        新型光伏方阵支架主要起到的是支撑作用，因此，在对其进行结构设计使，需要保证其强度、稳定性及刚度符合实际的使用需求及国家规定的相关要求，同时，由于新型光伏方阵支架主要在户外使用，因此，需要对其的抗风、抗腐蚀及抗震性能进行合理的设计，从而才能够保证整个设备的使用安全。在进行对新型光伏方阵支架结构力学性能的设计时，需要以实际设备的结构为基础，计算出新型光伏方阵支架的承载力，并以该数据为主要参数，分析计算出新型光伏方阵支架各个构建的强度与稳定性，从而才能够促使新型光伏方阵支架能够满足其力学需求。在此过程中，需要计算的是新型光伏方阵支架的极限承载力，且各个构件的强度与稳定性也是均需要处于极限状态，只有如此才能够确保新型光伏方阵支架在实际使用过程中的结构安全性。在进行抗震设计时，需要进行抗震验算，分别计算出无地震效用的荷载效应和有地震效用的荷载效应，并将两种数据参数组合分析出设计值与组合系数，进而才能够保证新型光伏方阵支架的抗震性能符合整体设备安全使用的需求[1]。
        1.2新型光伏方阵支架结构优化与标准产品库的研究
        就目前情况而言，我国对于新型光伏方阵结构的标准并没有统一的界定，大多数情况下在进行新型光伏方阵支架结构设计时，往往是根据设计人员以往的设计经验进行设计，这就使得我国新型光伏方阵支架结构设计质量参差不齐，新型光伏方阵支架结构设计水平较低。同时，对于新型光伏方阵支架结构的构件而言，由于大部分新型光伏方阵支架结构均不相同，这就使得对构件的要气也不相同，通常情况下，在购买了构件之后均需要对构件进行加工修改，这就使得在新型光伏方阵支架后续的维修时，无法精准的寻找到合适的构件，进而使得我国新型光伏方阵支架结构维修养护水平较低，这就给光伏发电企业发展带来了严重的阻碍。

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因此，我国相关领域研究人员需要针对新型光伏方阵支架结构的设计建立统一的标准产品库，并由标准单元集成组装形成集中受力合理的标准单元组合，从而促使在实际进行新型光伏方阵支架结构设计时有规可循，只有如此才能够确保新型光伏方阵支架结构设计的标准化，进而在进行实际施工时能够按照标准的设计方案对现场施工进行管理，从而才能够保证新型光伏方阵支架结构施工的质量。在进行标准数据库的建设时，需要采用我国的结构化查询语言和C++语言，结合现有的结构设计软件，编写能够根据当地基本变量信息，从标准构件库当中选出最优化的设计方案[2]。
        1.3新型光伏发电支架系统的结构选型研究
        新型光伏方阵支架主要工作便是提供给太阳能电池板支撑力，而为了确保太阳能电池板能够正常、稳定的工作，则需要合理的进行新型光伏方阵支架结构的选型，需要在保证太阳能电池板安全、稳定的前提下，最大幅度的提升其发电效率，进而才能够促使太阳能电池板更好的进行工作，从而促使光伏发电企业获取更大的经济效益。就目前情况而言，新型光伏方阵支架结构有很多，但最常用的便是单柱支架和双柱支架，这是由于单柱支架和双柱支架的稳定性较高，承载力较好，而在进行单柱支架和双柱支架的选型时，需要根据实际光伏发电厂规模及太阳能电池板型号合理的进行选择，从而避免不必要的资源浪费。
        在进行新型光伏方阵支架结构选型时，要考虑太阳能电池板的运行安全性，因此，需要新型光伏方阵支架结构具有较强的抗风、抗震、抗压及抗腐蚀能力，同时，由于新型光伏方阵支架自重轻，故而很容易受到风力的影响导致新型光伏方阵支架的稳定性降低，而在实际进行抗风设计时，需要考虑顺风和逆风两种情况下的设计。
        2、新型光伏方阵支架结构的应用分析
        为了验证新型光伏方阵支架结构是否拥有良好的使用效果，通常情况下，均会在使用之前对其进行试验分析。首先需要利用传感器测试构件的形变情况，需要将传感器固定在支架的纵梁、立柱顶端上，随后开始对支架增加荷载力，持续时间为2min并记录试验数据，随后对支架增加反向荷载力，持续时间为2min并做好试验数据记录，最后根据试验数据记录结合横梁跨中的挠度和支柱顶端的位移对新型光伏方阵支架的承载力进行分析，根据光伏电厂对新型光伏方阵支架承载力的实际需求及相关规定的要求判断新型光伏方阵支架是否能够被使用。其次需要完善标准化产品库，使用风速风向仪对风速、风向进行精准测量，利用电变送器输出标准脉冲信号，对风速进行实时检测，利用拉力传感器对新型光伏方阵支架的拉力进行测量，且在测量的过程中，由于太阳能电池板本身便会对新型光伏方阵支架提供压力，故而需要测量无风时的拉力数据，连接传感器与数据采集卡，启动测试软件，在无风时测出自重下拉压力传感器的数值，然后在程序中减去自重时的数值，再记录下现场测试的数值，并以该数值为主要参数合理的设计标准化产品库。
        结论：综上所述，在进行新型光伏方阵支架结构设计时，需要精准的计算出关键荷载取值，包括抗风能力、承载能力及抗震能力，同时需要根据稳定性需求合理的选择新型光伏方阵支架结构构件的选择，建立标准化产品库，从而确保新型光伏方阵支架结构设计的标准性与统一性。且在新型光伏方阵支架结构建成之后，需要对其重点荷载取值进行分析，从而确保新型光伏方阵支架结构的稳定性。
参考文献：
[1]吴丽华;王春林;郭培育.大型地面光伏电站中光伏方阵容量的优化设计[J].太阳能,2021,03(28):163-165.
[2]赵美云; 徐长领.屋顶分布式光伏发电系统的安装设计及可行性研究[J].安徽职业技术学院学报,2020,09(15):173-175.