关于光伏支架结构优化设计的思考

科技应用

28 2015年24期

关于光伏支架结构优化设计的思考

王健飞

河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031

摘要：随着我国经济的迅猛发展，我国能源紧缺问题日渐显现出来，要想有效缓解甚至于解决我国能源紧缺问题，就必须开发利用新能源。光伏发电是新形势下全新的电能生产方式，其具有无污染、利用价值高等特点，呈现出广阔发展空间，也是新形势下最具潜力的能源开发领域。在实际中不难发现，光伏发电规模较大，而且在安装光伏组件时需要综合考虑多种因素，换一种方式来说对光伏支架结构进行优化设计具有迫切性，以此保证光伏支架结构的可靠性和安全性，为光伏发电建设工作的顺利进行奠定坚实基础。本文以分析光伏电站特点及光伏支架设计难度为切入点，从不同角度、多个层次探析光伏支架结构优化设计，以此为广大研究者提供简单理论支撑。

关键词：光伏支架；特点；优化设计

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)24-0028-01

在查阅相关资料后获悉，截至2014年底，我国光伏电池安装量高达100万kW，远远超过预定目标，位居世界前列。但是，光伏发电场设计方面仍然存在诸多问题亟需解决。众所周知，光伏支架是光伏组件不可或缺的结构。尽管其安全等级和发生破坏后所产生的后果远远低于普通钢结构。也就是说如若不科学合理利用钢结构，光伏支架成本将直线上升，不利于光伏发电厂的发展。基于此，优化设计光伏支架结构具有迫切性，而这也成为了本文研究的关键所在。

1 光伏电站特点及光伏支架设计难度

1.1 光伏电站特点

在实际中不难发现，光伏电站建设除需要巨额资金、人力物力外，还需要综合考虑各方面因素，比较常见的是：地形因素、太阳能丰富程度等。众所周知，光伏电站建设地区大多是石漠化严重的山地，加上其地表凹凸不平，使其在安装光伏组件过程中受各种因素影响。在上述分析中也提及到光伏电站所需巨额资金。但还是从另一方面来说，其土地成本相对较低，主要是因为其处于人烟稀少地区，这也是其受外界因素小的原因所在。以生活中比较常见的山地光伏电站为例，其出发点和落脚点无非就是缓解能源紧张问题，但是其受地势形态影响，如若将位于沙漠地区的光伏电站比较后不难发现，山地光伏电站布局规划欠合理，加上自然协调性相对较差，直接导致山地光伏电站建设成本上升，自然而然光伏支架结构优化、施工等相关工作无法正常进行。即新形势下如若要采用山地光伏电站解决我国部分地区能源紧张问题，首要任务便是克服自然因素，将其对山地光伏电站产生的影响最小化处理。例如：协调性、经济性便是山地光伏电站建设过程中需要考虑的因素。

1.2 光伏支架优化设计难点

光伏支架优化设计难点囊括诸多方面，可简单概括为四个部分：其一，方阵设计方面，在上述分析中有提及到光伏电站建设中需要综合考虑各方面因素，例如：地形因素、地域因素等。在光伏支架优化设计中同样如此，应当充分考虑好光伏支架安装方式、方针基础等因素对光伏支架产生的影响，并找出行之有效的方式予以解决，也只有这样光伏支架优化设计工作才能顺利进行。然而在实际中发现，光伏支架优化设计过程中，并未充分考虑好光伏电站方阵同光伏支架两者之间的关系，土地效用并未最大限度显现出来，极大程度上提升了光伏电站建设成本。其二，光伏支架组件与支架规划欠合理。例如：采用何种方式或者手段使得各项标准满足建设需要，以此选择安全系数高和经济性能高的先进设备，更好作用于光伏电站建设，再者，光伏支架优化方面，需要将光伏组件同光伏电站支架两者有效匹配起来，只有这样才能够确保系统效率最高，减少因配置不合理产生的损失。其三，光伏支架架设难度相对较高，并非表面上那么简单。在无特殊情况下，光伏电站建设地址都是层层挑选，综合考虑“选址点”各方面优势，在这个基础之上制定一套行之有效方案。换一种方式来说如果光伏支架结构没有优化处理，那么形成平底山风的几率将大幅度提升，无疑对光电支架结构设计提出了更高层次要求。但是就我国光伏电站建设现状来看，形势不容乐观，很大一部分原因是因为光伏支架结构未优化设计。其四，光伏支架建设成本巨大，大多为“一次性”资金。在上述中也提及到优化光伏支架结构需要考虑众多因素，例如：施工过程中所使用的机械设备、原材料等。再者，如果将光伏电站地址放置于风化岩或者是白云岩地区，加大的不仅仅是施工难度，光伏支架建设难度也将直线上升，这是影响我国光伏支架结构优化设计的又一原因所在。

2 光伏支架结构优化设计

通过上述分析后不难得知，光伏电站工程条件复杂，因光伏支架建设欠合理所造成的影响是巨大的，例如：塌方。基于此，光伏支架结构设计过程中，除了综合考虑地势因素、自然因素、制定切实可行计划外，还需要综合考虑光伏支架所需材料、设计结构是否合理，将其细节化处理，以此确保光伏支架设计处于最优化状态。例如：在特定情况下能够精确计算出光伏支架在有或者无地震效应时的风荷载、雪荷载下支架横梁的弯曲程度和弯曲量，安装螺栓的强度等，也只有这样才能满足不同地形需要。值得一提的是，光伏电站基础设计作为光伏支架优化设计的重要组成部分，需要相关人员对此予以高度重视，例如：设计强度方面必须满足光伏电站建设标准，尤其要选择对地表扰动相对较小的基础形式，既经济又实惠。就我国目前实际情况来看，我国光伏支架结构优化设计主要有微型钢管桩基础、锚杆式基础、混泥土基础等。

3 结语

新形势下我国能源紧缺问题日渐显现出来，要想有效缓解我国能源紧张问题，就必须在现有基础上加大新能源开发利用力度。太阳能作为清洁能源，取之不尽，用之不竭，是理想的清洁能源。随着我国经济的迅猛发展，太阳能光伏发电应用范围日渐广泛，基于此，对光伏支架结构优化设计具有迫切性，也只有这样后续工作才能顺利进行，以此解决我国能源紧缺问题。

参考文献

[1]黄天云，白盛强.倾角可调光伏支架结构的研究[J].太阳能，2013(15).

[2]许云凤，郭江波，胡恒进.GIS管线支架结构强度分析[J].科技信息，2013(14).

[3]孟懿.太阳能光伏发电的发展[J].东北电力技术，2010(11).

作者简介：王健飞（1983-），男，汉族，河北省邯郸市人，研究方向：新能源土建结构。