李 伟，董兆萍，王云浩

（天津城建大学 能源与安全工程学院，天津300384）

大多数光伏电站位于偏远地区，如偏远和人口稀少的地区或工厂屋顶. 为增加发电，太阳能电池板大多是倾斜的，而且角度常与安装地点的纬度相同，因此在经常起风的区域光伏支架阵列容易兜风，如果光伏支架的设计强度和稳定性不能满足当地的风阻要求，昂贵的太阳能电池板极容易被损坏，这将增加光伏电站的维护成本[1-5].

电站组件阵列的布局一般都很规则，风载荷会慢慢衰减，分布并不均匀[6].本文建立了光伏电站组件模型，如图1 所示，并基于仿真软件Fluent6.3[7]，模拟了风速为24.25 m/s 时，电池板在四种不同风向角工况下的受力情况，并对模拟结果进行了分析，旨在为支架的选择提供科学依据.

图1 光伏电站组件模型（10 排）

1 理论基础

本文计算了光伏阵列在强风作用下流场的稳态解，采用基于Favre 平均的N-S 方程求解流场.其数学表达式如下

对于不可压缩流动，密度ρ 不随坐标变化.为确保上述方程封闭，采用（SST）k-w的双方程湍流模型，其中湍动能量k和耗散速率w由方程（4）和（5）决定，即

式中：F1为调配函数；vt为湍流涡黏性系数；由式（6）确定，即

详细的模型求解过程见文献[8].

给定风速等相关参数，通过求解流体方程，得到流场稳态解.根据光伏阵列壁面上的压力分布，可得到其稳态的风荷载特征.

2 数值模拟

2.1 几何模型

本文计算中，光伏电站组件安装在具有一定坡度（约为3.9°）的山坡上. 山坡长203.9 m，宽300 m，高13.11 m，山坡前入口长……