光伏支架结构方案设计与选型

光伏发电系统光伏支架设计1光伏支架应结合工程实际选用材料、设计结构方案和构造措施，保证支架结构在运输、安装和使用过程中满足强度、稳定性和刚度要求，并符合抗震、抗风和防腐等要求。

2光伏支架材料宜采用钢材，材质的选用和支架设计应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定。

3支架应按承载能力极限状态计算结构和构件的强度、稳定性以及连接强度，按正常使用极限状态计算结构和构件的变形。

4按承载能力极限状态设计结构构件时，应采用荷载效应的基本组合或偶然组合。

荷载效应组合的设计值应按下式验算：YoS≤RYo 重要性系数。

光伏支架的设计使用年限宜为25年，安全等级为三级，重要性系数不小于0.95；在抗震设计中，不考虑重要性系数；S荷载效应组合的设计值；R 结构构件承载力的设计值，在抗震设计时，应除以承载力抗震调整系数勿£，感£按现行国家标准｛构筑物抗震设计规范｝GB50191的规定取值5按正常使用极限状态设计结构构件时，应采用荷载效应的标准组合。

荷载效应组合的设计值应按下式验算：s≤cS荷载效应组合的设计值；C结构构件达到正常使用要求所规定的变形限值6在抗震设防地区，支架应进行抗震验算。

7支架的荷载和荷载效应计算应符合下列规定:a.风荷载、雪荷载和温度荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中25年一遇的荷载数值取值。

地面和楼顶支架风荷载的体型系数取1.3。

建筑物立面安装的支架风荷载的确定应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的要求。

b.无地震作用效应组合时，荷载效应组合的设计值应按下式计算:c.无地震作用效应组合时，位移计算采用的各荷载分项系数均应取1.0；承载力计算时，无地震作用荷载组合值系数应符合表的规定。

无地震作用组合荷载组合值系数d.有地震作用效应组合时，荷载效应组合的设计值应按下式计算:e.有地震作用效应组合时，位移计算采用的各荷载分项系数均应取1.0；承载力计算时，有地震作用组合的荷载分项系数应符合表的规定。

地面光伏电站支架基础选型与设计摘要：支护基础设计时，应根据上部支架结构形式及地质条件，结合施工条件合理选型。

还需考虑现场实际情况，根据支架基础实际受力状态确定计算模型，在保证安全的同时合理优化设计。

关键词：光伏电站；支架基础；选型；设计光伏支架基础是将安装光伏组件的支架结构所承受作用转移到地基结构组成部分。

与建筑结构基础相比，光伏电站支架基础承受荷载小，设计和施工难度不大。

然而，数量大，安全性和经济性对整个项目有着重大影响。

支架基础的选型和设计应考虑工程地质条件、水文条件、上部支架结构类型、荷载条件、施工工艺，并根据工期要求及当地经验优化调整。

一、光伏支架基础受力特性光伏支架基础所承受力因不同环境条件而有所不同，一般通过上部光伏支架传导到基础上，光伏支架作为光伏组件中主要结构支撑，其本身及组件自重小，但组件面积却较大，承受大部分风雪荷载，且载荷作用方向因环境改变而不断变化，所以支架传至基础反作用力在面对顺风及逆风作用时方向相反，支架基础在设计时需结合实际状况来满足不同环境下支架传至基础的作用力与反作用力。

二、光伏支架基础形式1、扩展式基础。

扩展式基础有两种类型：独立、条形基础。

通常使用现浇混凝土，若现场浇筑不便或在冬季施工期间，也可考虑工厂预制，减少现场湿作业及养护。

其底面积大、基底压力小、刚度大、整体性好，对地基沉降变形具有良好适应性，适用于压缩模量小、承载力低的软弱土地区、采煤塌陷区、湿陷性黄土地区、新回填的欠固结土等特殊地质条件。

然而，扩展式基础需开挖土方，工程量大，造价高；破坏地表植被与形貌，不利于生态环保；地下水位高的地区施工困难，所以在地面光伏电站的使用较少。

2、桩基础。

其包括混凝土灌注桩、混凝土预制桩、钢桩等基础，是应用最广泛支架基础形式。

光伏支架采用桩基架时，一般不设承台，支撑立柱通过插接、焊接、预埋螺栓、法兰盘等形式与基础连接，或直接采用桩柱一体化形式。

灌注桩基础采用机械成孔，施工方便，人工少，对地表土破坏和扰动小，可穿透坚硬土层。

光伏支架结构方案设计与选型探讨目前，在全球能源供应紧张和环境问题日益严重的情况下，经济和社会的可持续发展受到了巨大挑战，发展和利用清洁而安全的可再生能源受到了广泛重视。

虽然目前已经实现利用的可再生替代能源种类较多，但从可用总量上看，水能、风能、潮汐能都太小，不足以满足人类需求。

太阳能作为一种资源丰富，分布广泛且可永久利用的可再生能源，具有极大的开发利用潜力。

特别是进入21世纪，太阳能光伏发电产业发展非常迅速。

太阳能光伏发电在不远的将来不仅要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体，将给能源发展带来革命性的变化。

根据欧洲联合委员会研究中心（JRC）的预测，到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，其中太阳能发电占到60%以上，充分显示出其重要的战略地位。

太阳能光伏组件支架是固定太阳能电池板的重要部件，在获得太阳能电池板最大发电效率的前提下，保证支架的安全可靠性是光伏组件厂家需要考虑和研究。

根据不同形式的太阳能光伏发电的需要，支架系统一般分为单立柱太阳能支架、双立柱太阳能支架、矩阵太阳能支架、屋顶太阳能支架、墙体太阳能支架、追踪系统系列支架等若干规格型号，同时按照不同的安装方式又分为地面安装系统、屋顶安装系统和建筑节能一体化支架安装系统。

1.荷载取值1.1风荷载为使光伏组件能接受最大的光照辐射，它通常被设计为与水平面成一定倾角，不可避免地承受风荷载作用。

同因为光伏组件及其支架系统还具有受风面积大、自重轻等特点，使风荷载成为了光伏系统承受的主要荷载。

无论是顺风时对支架结构强度和变形的要求，还是逆风时对基础抗倾覆的要求，都是光伏支架设计时起控制作用的条件。

因此，合理的风荷载取值是光伏支架设计的重要内容。

由于光伏发电站的设计使用寿命通常为25年，因此可取重现期为25年的风荷载值作为基本风压进行计算。

考虑到国内缺乏指导光伏支架设计的规范，为保证支架结构的安全性，参考国外类似规范以指导设计。

光伏支架结构设计摘要：本文结合相关工程实例，针对光伏支架的结构设计方法以及设计中遇到的具体问题进行研究和探讨，为之后的结构设计提供参考。

关键词：光伏支架；结构设计1引言随着能源产业的技术革新，以太阳能为代表的新能源综合利用项目得到大力发展，光伏发电成为了最具规模和发展前景的新兴产业。

本文以某光伏发电站为例，综合考虑地形、工程造价、光伏组件的安装方式、现场施工等因素，对光伏支架的结构设计进行研究和探讨。

2项目概况本工程为某丘陵地带新建光伏发电站，光伏发电系统采用光伏阵列运行方式。

每个光伏阵列由多组光伏组件矩阵以及箱变基础、机房等附属结构结构组成。

光伏支架是光伏组件的支撑结构，采用地上钢结构的形式，设计使用年限为25年。

3光伏支架设计3.1光伏支架结构体系及优化如图1所示，光伏支架的主要受力构件由横梁、斜梁、斜撑以及钢立柱组成。

光伏阵列中电池板的自重、风荷载、雪荷载等荷载通过横梁传递到斜梁上，再通过斜撑、钢柱将上部荷载传至支架基础。

该结构体系传力路径明确、施工安装简易的特点。

在以往的光伏支架的结构设计中，普遍采用双柱的结构形式[1]，荷载通过横梁传递给由斜杆和钢柱组成的的钢架。

对比两种结构形式后不难发现，本项目中的横向支架采用了单柱基础，前后支撑分别代替两根钢柱形成稳定的三角形支撑结构。

经核算该方案在用钢量上略大于以往工程中采用的双柱结构，但由于基础的数量减少了50%，极大地减少了基础施工部分的工程造价。

由此可见，结构体系和方案的优化对光伏发电项目有十分重要的意义。

图1 本工程光伏横向支架示意图图2某项目支架示意图3.2结构设计本工程地貌属于低山丘陵，地势南高北低，高差较大，为丘陵缓坡，场地类别为Ⅰ¬1类。

光伏阵列中，以22块晶硅电池组件，按照横向11列、竖向2行的方式设置一个光伏组单元。

依照光伏组件的排列和安装宽度，沿横向布置横梁用于直接承担电池板不同工况下的荷载，垂直方向布置横向支架, 其中斜梁的倾角为31度。

农光互补光伏电站支架基础结构选型对比分析“农光互补”光伏电站以其特有的结构和功能正逐步成为国内光电新能源项目的重要组成部分。

本文以广西某150MWp农光互补光伏项目为例，对常用桩基础结构的承载力、地质条件适用性、桩身质量控制、运维需求、施工工序、施工成本等因素进行了比较分析；结合项目特点，通过对比分析选择了最优的结构型式。

本方法可为类似的工程项目结构选型提供参考。

在当前“碳达峰、碳中和”大背景下，积极推动以光伏发电为代表的绿色能源对于调整能源结构具有积极的意义。

随着光伏技术的不断提高以及土地政策性的调控紧缩，近年来以“农光互补”为代表的新型光伏电站逐步成为国内光伏发电市场的主力军。

“农光互补”光伏电站兼具了光伏发电与农业种植的需求，其工程结构与常规光伏电站相比有较大的区别，其中光伏立柱基础的合理选型是“农光互补”光伏电站成功的标志之一，也是承载力、农业种植条件及施工可行性的焦点内容。

“农光互补”光伏电站具有占地面积大，地质结构复杂的特点，合理进行桩基础结构选型对于项目实施及成本管理具有决定性的作用。

为此，本文通过具体项目案例，结合不同桩基础结构特点进行分析，为“农光互补”桩基础结构选型提供一种思路。

1.工程概况某150MWp农光互补项目位于广西，工程占地面积190.5万m²，光伏支架采用单立柱（桩基础+固定支架）结构形式（见图1），光伏系统最低点距离地面高度不小于2.5m，设计桩基础数量约8.4万根。

项目建成后，在25年寿命周期内，每年年均发电量约为183608.03MWh，相当于每年节约标准煤消耗5.06万t，减排碳排放13.5万t，是中国西南地区较大的光伏电站。

本项目属孤峰平原地貌，自然边坡坡度在5°～30°，场地上部覆盖土层主要为耕土，地表普遍可见石灰岩出露，局部地段出露密集成片分布。

地勘资料显示，本项目各土层分布如下：第一层是耕土，成分主要为黏性土，层厚0.20m～0.50m；第二层为局部红黏土，零星分布于拟建项目地表；大部分为较完整灰岩，样品抗压强度平均值39.1MPa，岩体基本质量等级为Ⅲ级，岩体完整程度属较完整。

光伏固定支架设计光伏固定支架设计是指用于支撑安装光伏组件的结构系统，常见的光伏固定支架设计有以下几种：1. 地面固定支架：用于在地面上安装大规模的光伏电站。

地面固定支架往往采用钢材制作，具有高强度和稳定性，可以经受各种环境条件的考验。

地面固定支架一般会有固定角度，以便最大化吸收太阳能。

2. 屋顶固定支架：用于在建筑物的屋顶上安装光伏组件。

屋顶固定支架有多种设计方案，包括倾斜式固定支架、平面支撑式固定支架等。

其中，倾斜式固定支架的角度一般会根据所在地区的纬度和太阳高度角进行调整，以获得最佳的发电效率。

3. 跟踪支架：跟踪支架可以根据太阳的位置自动调整光伏组件的角度，以确保光伏组件始终正对太阳。

跟踪支架一般有单轴和双轴两种类型，分别表示支架可以绕一个轴线旋转或者两个轴线旋转。

跟踪支架虽然可以提高发电效率，但也会增加系统的成本和复杂度。

在光伏固定支架设计中，需要考虑以下几个方面：1. 综合结构设计和可靠性分析，确保支架具有足够的抗风、抗雪、抗震能力，可以长期稳定地支撑光伏组件。

2. 考虑光伏固定支架的材料选择，通常采用耐候钢或铝合金等材料，以确保具备足够的强度和耐用性。

3. 考虑安装角度和倾斜度的选择，以使光伏组件能够最大程度地吸收太阳能。

4. 考虑施工和安装的便利性，使得支架可以快速、安全地安装。

总之，光伏固定支架的设计是一个综合性的工程，需要考虑多个因素来确保光伏组件的稳定性和发电效率。

光伏固定支架设计是指为安装光伏组件提供稳定支撑的结构设计。

下面是一些常见的光伏固定支架设计要点：1. 支架结构选择：常见的光伏支架结构包括地面支架、屋顶支架和墙面支架等。

根据安装环境的不同选择合适的支架结构。

2. 安装角度：支架的设计要考虑到太阳能光伏组件的最佳安装角度，以确保光伏组件能够最大程度地接收到太阳辐射。

3. 地基选择：地面支架需要适配不同的基座，通常使用钢管或混凝土基座。

基座的选择需要考虑到地质条件、地面平整度等因素。

光伏系统支架的设计方案一、设计原则：1.稳定性：支架的设计应具有足够的稳定性，能够承受太阳能板的重量、风力和其他外力的作用。

2.安全性：支架的设计应符合相关安全标准，能够经受住极端气候条件和自然灾害的考验。

3.可持续性：支架的设计应充分考虑材料的可再生性和回收利用性，减少对环境的负面影响。

二、材料选择：1.金属材料：常用的金属材料包括铝合金和镀锌钢。

铝合金具有轻质耐腐蚀的特点，适合应用在户外环境；镀锌钢具有较高的强度和耐腐蚀性，适合应用在恶劣气候条件下。

2.塑料材料：塑料材料具有重量轻、耐腐蚀、易加工的特点，适合应用在轻负载的光伏系统中。

三、结构设计：1.支撑结构：支架的支撑结构应根据光伏系统的尺寸和重量进行设计，可以采用单个支撑点或多个支撑点的结构。

2.固定方式：支架的固定方式可以选择地脚螺栓、地基桩、混凝土基座等，确保支架牢固稳定。

3.调节系统：支架应设计可以进行倾斜角度和方向调节的系统，以充分利用太阳能的角度和方向，提高能量转化效率。

4.风阻抗：支架应设计足够的风阻抗，以抵御强风对系统的影响。

5.环境适应性：支架的设计应考虑系统所处的环境特点，如温度变化、湿度等，选择合适的材料和防腐措施，以延长支架的使用寿命。

四、施工与维护：1.施工要求：支架的施工应符合相关的安全规范和工程施工要求，确保施工质量。

2.维护要求：支架的维护一般包括定期清洁太阳能板和支架结构、检查紧固件是否松动、检查地脚螺栓和基础是否稳固等。

3.可拆卸性：为了方便维护和更换损坏部件，支架的设计应考虑可拆卸性，并设置相应的连接件。

五、总结：光伏系统支架的设计方案应考虑稳定性、安全性和可持续性，制定相应的设计原则和材料选择，并进行结构设计和相关工程施工。

在光伏系统的运营过程中，需要定期进行维护和检查，确保支架的安全和正常运行。

通过科学合理的设计和施工，光伏系统支架可以为光伏发电提供良好的支撑结构。

屋面分布式光伏支架的结构设计与优化随着可再生能源的需求不断增加，光伏发电作为一种清洁、可持续的能源解决方案，受到了广泛关注。

屋面分布式光伏系统由于其方便安装、利用屋面空间等优点，成为了一种常见的光伏安装方式。

在屋面分布式光伏系统中，支架的结构设计和优化是至关重要的环节，本文将深入探讨屋面分布式光伏支架的结构设计与优化。

一、光伏支架的基本结构屋面分布式光伏支架的基本结构通常由支撑柱、固定架和调整架组成。

支撑柱是支架系统的主体支撑结构，其选材和规格应根据实际情况进行设计。

固定架用于固定光伏组件，使其稳固地安装在屋面上。

调整架用于调整光伏组件的倾角，以便获得更大的太阳能吸收面积。

二、结构设计原则1. 兼顾强度与轻量化：光伏支架必须具备足够的强度以抵抗各种力的作用，但同时也要尽可能减轻支架的重量，以减少对屋面的压力。

2. 稳定性与安全性：支架结构设计应考虑光伏组件在恶劣气候条件下的稳定性和安全性，防止其受风、雨等因素的影响而造成损坏。

3. 简化安装与维护：支架结构设计应尽可能简化安装和维护过程，减少人工和时间成本。

4. 成本效益：支架结构设计应兼顾成本效益，选择合适的材料和优化设计，以降低光伏系统的总体成本。

三、支架结构优化方法1. 材料选择优化：选择合适的材料是支架结构优化的重要方面。

应选择具有良好耐候性、抗腐蚀性和轻质的材料，如铝合金等。

同时，考虑到成本因素，材料的价格也是需要考虑的因素之一。

2. 结构优化设计：通过调整支架的固定方式、支柱间距和组件摆放方式等来优化支架的结构。

例如，合理设置固定点数量和位置，以增加支架的稳定性；合理设置支柱间距和组件摆放方式，以提高光伏系统的发电效率。

3. 孔洞分析与优化：在支架结构中设置适当的孔洞，可以降低支架的总重量和材料使用量。

通过有限元分析等方法来确定孔洞的位置和尺寸，以保证支架的强度和稳定性。

4. 最佳倾角计算：光伏组件的倾角对其能量输出有着重要影响。

通过计算和模拟分析，确定最佳倾角是优化光伏系统发电效率的关键。

光伏固定支架方案选型特点方案一：双内卷型钢一般材料选型如下：前后立柱：41*52*2.5/2.0，41*62*2.5/2.0,41*72*2.5/2.0斜梁：41*52*2.5/2.0，41*62*2.5/2.0，特殊情况下使用41*72*2.5/2.0斜支撑：41*41*2.0檩条：41*62*2.0此方案特点：1、工厂加工简单便捷，不必考虑组件孔位，可作排孔；2、现场安装便捷，可调节空间大；3、零配件较多，上下立柱需采用可调式铰连接，斜支撑需采用固定铰连接；4、安装檩条需采用压块和型钢锁扣。

针对第3点：现很多客户考虑成本原因，减少零配件装配和提高安装效率，要求厂家和设计院需优化此类设计方案；针对第4点：檩条安装采用压块，优点是无需考虑组件孔位，缺点是抗风压系数不牢靠，如遇大风，有可能导致一个压块撕裂，两块组件吹翻，甚至是一个阵列组件都有可能吹翻。

综上所述：此类方案，国内已慢慢减少，但国际客户仍需要此类方案，尤其是日本客户，日本因地型原因，支架方案需上下可调角度，组件孔位在订购支架时无法确定，所以仍采用双内卷结构（现有新型压块，是“牙齿咬合”状，比传统压块稳定牢靠，但成本较高）双内卷方案设计案例参照附件图纸1和图纸2方案二：C型钢结构一般材料选型如下：前后立柱：80*40*10*2.5/2.0斜梁：100*40*10*2.5/2.0,90*40*10*2.5/2.0,80*40*10*2.5/2.0斜支撑：80*40*10*2.0,80*35*10*2.0,60*30*10*2.0檩条：60*40*10*2.5，70*40*10*2.0，80*40*10*2.0，80*35*10*2.0设计院如要求主要材料均采用厚度2.5mm结构，则最优配比方案如下：（图三）前后立柱：60*40*10*2.5斜梁：60*40*10*2.5斜支撑：60*30*10*2.5檩条：60*40*10*2.5/80*40*10*2.0设计院如要求根据当地的风压雪压自行设计方案，则最优配比方案如下：（图四）前后立柱：80*40*10*2.5/2.0（根据设计要求而定）斜梁：80*40*10*2.5斜支撑：60*30*10*2.0檩条：80*35*10*2.0（需加檩托）C型钢方案特点：1、装配简单、没有太多的零配件，现场施工便捷2、需针对组件孔位定制C型钢加工孔位C型钢方案设计案例参照附件图纸3和图纸4方案三：立柱斜梁采用方钢加工（以上一段话是某设计院在对支架图纸设计时提出的要求，设计院认为方钢比C型钢或双内卷型钢更具牢固，但使用方钢对生产加工要求比较高，且成本会加大，原因如下：1、方钢产品我司不能生产，只能外加工或采购；2、外采购的方钢一般是6000长，加工时损耗比较大，很难做到长度刚好匹配；3、方钢在冲孔时对模具的要求极高，人力成本也相对较高，4、现场施工可调节空间较小，对施工要求比较高。