胡速波

摘 要：随着现代科学技术的不断进步，将太阳能转化成能够为人们服务的电能的相关技术得到了更加快速的发展。在进行光伏工程中，光伏支架则是整个光伏结构中主要的承载体系，其质量情况直接关系到整个的光伏项目能否正常使用的最为主要的方面。本文对光伏支架的相关设计原理进行介绍，并对相关的结构设计进行分析，通过工程实例，对其实际的设计情况进行阐述。

关键词：光伏工程；光伏支架；结构设计

太阳能相比与其他的绿色能源，其数量则是最为广泛的，同时是一个源源不断的可以直接进行相应的利用的能源。目前对其的利用也比较多，光伏电站的兴建则为了太阳能，能够更好的得到利用提供了更加便利的条件。在光伏项目中，支架结构的安全性能则尤为重要，因为光伏项目的兴起时间较晚，相关的研究工作还较少，因此在对其相关的研究工作较少，同时已有的研究成果也较少，所以需要加大对这方面的研究工作。

1光伏支架设计原则

1.1基本原则

在进行光伏支架的设计工作时，要保证其能够满足基本的受力性能，保证其具有足够的承载能力，同时还要对相应的地基承载能力进行一定验算；各部分荷载的取值要依据相关的设计规范进行；整个的光伏支架结构的设计方案都应该包括全阶段的光伏结构实施的全过程。

1.2夹具布置原则

在设定的坡度方向进行相关夹具的布置，针对不同的支架材质选择不同的间距进行设置，保证各部分夹具的设计间距满足相关的要求。

1.3导轨布置原则

进行相关的导轨布置主要是为了能够最大限度的利用光伏组件的相关的承载能力，而且能够使得其得到最佳的受力状态。因此其相关的进行布置的间距则要严格的按照相关的设计要求，从而能够得到最大限度的受力性能，提高整个光伏支架的承载能力。

1.4柱间支撑布置原则

根据每一排光伏支架的纵向的距离，进行相应的柱间支撑设置，如果纵向长度较短时，那么则需要在端部和中间位置都要进行相应的布置，如果项目中光伏支架的纵向距离较大，除了要在端部和中间进行布置之外，还需要没距离一定间距进行相应的柱间支撑的布置工作。从而提高光伏支架结构的整体稳定性。

2光伏支架结构设计

目前对于光伏支架结构的计算主要是依据的钢结构的设计规范来进行的，现有的光伏支架形式主要有以下几种形式。

整个的光伏支架的结构组成构件一般由檩条结构、横梁构件、相应的支撑体系以及立柱结构共同组成。

2.1支架荷载分析

在进行支架相关的承载能力计算时，一共分为两种方式的承载能力计算，一方面是按照相关结构的承载能力极限状态进行设计的，另一方面则是按照相应结构的正常使用极限状态进行设计的，针对不同的情况进行相应的荷载的组合，从而进行相关设计值的验算工作。

2.2支架作用荷载组合

在进行光伏支架的受力分析时，最先要知道其多承受的荷载情况。其中恒载中主要包含了上部结构所传来的自重。活荷载则是根据相关的规范进行相应的选择；根据项目所在区域进行雪荷载大小的选择，在这要注意的是，其与活荷载取其中较大的一个来进行相应的计算，而不是进行叠加进行计算的。参考相关的规范进行施工荷载的选择。除此之外，要根据项目所在地区以及其他因素等进行相关风荷载的取值。再就是温度效应对其的影响，也就要考虑温度荷载，其相应的计算取值也要和关的设计规范进行。

在进行这些荷载的组合时，需要考虑两种情况下的组合，一种是有地震效应的组合，另外一种则是没有地震效应的组合。针对不同的情况进行组合的荷载的分项系数则有所不同，因此需要对其进行细致的计算工作，才能够保证所计算出的支架内力的准确性，进而能够保证钢材的整体强度满足要求，才能保证后期施工的质量能够满足要求，进一步提升整個光伏支架结构的承载能力。

2.3支架檩条设计

在对支架上的檩条进行相关设计时，要依照相关规范要求，对不同种类的檩条进行相关的强度、挠度以及其稳定性进行相关的验算工作。

2.4电池组件阵列支架设计

在进行了相关的直接结构各部分的承载能力计算之后，则需要针对不同的要求，对其电池组件的阵列情况进行相应的布置。根据工程中所需要的电池数量，然后进行分行分列，根据支架的倾角利用支架体系进行相关的檩条的布置，设置好的电池组件与其下部的檩条选用相应方式进行连接，通常情况下则是选用的螺栓连接，为了能够保证其安全性，则需要在其两侧面进行增加垫圈。

2.5支架相关连接设计

在光伏支架结构的各部分杆件之间，通常选用螺栓进行相应的连接工作，因为螺栓这种方式的连接，一方面能够使得连接的结构之间的相关变形能够不受阻碍，更加能够合理的接受结构的变行；另一方面这种方式的连接在进行现场施工中也更为方便，因此在实际光伏项目中得到了广泛的采用。

3工程实例

3.1项目概况

本项目为山西省石楼县1MWp光伏扶贫项目，石楼县隶属于山西省吕梁市崔家庄。石楼县1MW电站项目装机容量1MW，总占地面积约30亩。石楼县作为国家扶贫开发重点县的石楼，同时也是山西省委、省政府确定的十个深度贫困县之一，光伏产业扶贫项目是扩大扶贫项目覆盖受益范围、加快贫困对象脱贫致富的重大决策，是精准扶贫、精准脱贫的重点项目之一，通过发电增加收入，每月按比例将发电所得分与贫困户，具有明显的产业带动和社会效益。

3.2相关设计方案

本光伏项目尽管占地面积不大，却有场区坡度、地形变化较大的特点，几种常规做法都会增加施工的难度和浪费一定的钢材，考虑到此工程为扶贫项目，投资的造价是需要重点控制的，所以最终确定采用固定长度的前、后立柱形式，通过调节基础的高度来代替常规的加长前、后立柱长度的调节方法，减少了钢材的浪费。

这种固定前后立柱长度的支架结构具有较好的优点：

（1）采用这种方式的设置，一方面可以减少相关的部位之间的所需要的转接件的使用，尤其是在较为大型的光伏项目中，能够最大限度的减少转接件的使用，从而能够节省材料，降低工程造价。

（2）在光伏项目中采用这种前后立柱的形式，其结构性能更加稳定，除此之外，这种方式的固定效果，与其他形式进行比较，这种方式的固定性能更好，从而能够保证整个光伏项目的质量。

4小结

本文对光伏项目中支架结构的设计原理进行了介绍，并且对其相关的结构设计进行了详细分析，最后通过具体的山地光伏项目工程中的支架结构的设计情况进行了一定的探讨。

参考文献：

[1]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2]冯垛生.太阳能发电原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[3]方燕，马金花，高善峰杨海霞，付振常.风光互补发电系统中光伏方阵最佳倾角的计算方法俱节能，2008（5）：18-20+2.