支架受力分析、阵列间距计算及发电量
(完整版)支架承载力计算
支架竖向承载力计算：按每平方米计算承载力，中板恒载标准值:f=2.5*0.4*1*1*10=10KN ；活荷载标准值N Q = (2.5+2 )*1*1=4.5KN ；则：均布荷载标准值为：P1=1.2*10+1.4*4.5＝18.3KN ；根据脚手架设计方案，每平方米由2根立杆支撑，单根承载力标准值为100.3KN ，故：P1=18.3/2=9.15KN<489.3*205=100.3KN 。
满足要求。
或根据中板总重量（按长20m 计算）与该节立杆总数做除法，中板恒载标准值:f=2.5*0.4*10*20*19.6=3920KN ；活荷载标准值NQ = (2.5+2 )*20*19.6=1764KN ；则：均布荷载标准值为：P1=1.2*3920+1.4*1764＝7173KN ；得P1＝7173KN<100.3*506=50750KN 。
满足要求。
支架整体稳定性计算：根据公式： []N f Aσϕ≤＝式中：N －立杆的轴向力设计值，本工程取15.8kN ；－轴心受压构件的稳定系数，由长细比λ决定，本工程λ＝136，故＝0.367； λ－长细比，λ＝l 0 /i ＝2.15/1.58*100＝136；l 0－计算长度，l 0＝kμh ＝1.155*1.5*1.2＝2.15m ；k－计算长度附加系数，取 1.155；μ－单杆计算长度系数 1.55；h－立杆步距0.75m。
i－截面回转半径，本工程取1.58cm；A－立杆的截面面积，4.89cm2；f－钢材的抗压强度设计值，205N/mm2。
σ＝15.8/（0.367*4.89）＝88.04N/mm2<[f]=205N/mm。
满足要求.支架水平力计算支架即作为竖向承力支架，也作为侧墙内撑支架，因此需计算支架水平支撑力，即侧墙施工时产生的侧压力。
混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。
混凝土屋面光伏基础配重计算书-双排三基础
竖向分力Fy=F*COSθ=
-3.68 KN
水平分力Fx=F*SINθ=
-0.65 KN
自重对前支墩边缘取距b0=
1.90 m
支墩1对前支墩边缘取距b1=
0.20 m
支墩2对前支墩边缘取距b2=
1.90 m
支墩3对前支墩边缘取距b3=
3.60 m
考虑现浇混凝土与原结构粘结力为F1=
0.00 kN
抵抗力矩=[G*b0+G4*b1+G5*b2+G6*b3]=
混凝土支墩设计
混凝土密度 前支墩间距L= 后支墩间距L= 支架中心点高度H=
前支墩块数 横边长L1= 纵边长L2=
高度h1= 前支墩自重G4=
中支墩块数 横边长L1= 纵边长L2=
高度h1= 中支墩自重G5=
后支墩块数 横边长L1= 纵边长L2=
高度h2= 后支墩自重G6=
24.00 KN/m3 1.7000 m 1.7000 m 0.8500 m
支架受力分析
每块组件面积S= 阵风系数βz=
风荷载体型系数顺风μ S= 风荷载体型系数逆风μ s2 =
风压高度变化系数μ z= 风压荷载：顺风Wk1=W0*μS*μz=
逆风Wk2=W0*μS*μz= 风压的分项系数ψ=
组件单块自重= 组件单方自重g= 每跨组件自重G1=
支架自重G2= 檩条自重g3= 每跨檩条自重G3=
12.87 KN.m
倾覆力矩=Fx*H+Fy*b0=
-7.55 KN.m
K=
1.70
满足要求，OK!
抗滑移分析
自重ΣG=G+G4+G5+G6+Fy=
2.48 KN
某型光伏支架风载荷计算分析
摘 要：通过对某型光伏支架进行整体稳定性分析、结构强度校核和有限元分 析，为提高光伏支架抗风载能力和优化结构方案提供了理论依据。 关键词：光伏支架；风载荷；计算
０ 引言
光伏电站大多设置在地广人稀的偏远地区或厂房屋顶等空旷地带， 为提高发电量， 太阳 能电池板大多倾斜放置，倾斜角一般和安装场所的纬度一致，因此光伏支架阵列在多风地区 极易兜风，光伏支架的设计强度和稳定性若不能满足当地抗风要求，极易损坏昂贵的太阳能 电池板，带来光伏电站后期养护成本的增加。 本文以某型光伏支架为列， 研究光伏支架的风载荷计算方法， 为提高光伏支架抗风载能 力和优化结构方案提供理论依据。
2 整体稳定性分析
2.1 抗倾覆稳定性分析 光伏支架主要承受正风、逆风和侧风作用，在逆风作用下，受力情况最为恶劣。当风从 太阳能电池板正面吹来（正风）时，合力的作用方向与底部框架的交点在底部框架范围内， 光伏支架不会倾覆。下面分析风从太阳能电池板背面吹来（逆风）时光伏支架的抗倾覆稳定 性。根据《建筑结构荷载规范》 ，光伏支架风载荷 W 计算如下：
3 结构强度校核
3.1 弯曲曲度校核 光伏支架的斜梁和横梁为关键结构承重件，主要承受由太阳能电池板传递过来的风载 荷，下面以斜梁为例进行弯曲强度校核。根据风载荷计算结果进行载荷等效转换，斜梁计算 模型如图 3 示，弯矩及剪力图如图 4 所示，弯曲变形挠度及转角计算结果如图 5 所示，弯曲 变形应力计算结果如图 6 所示。 斜梁最大弯曲挠度为 3.3mm，位于斜梁左端 1.56m 处，最大弯曲应力为 61MPa，位于斜 梁左端 2.0m 处。根据《钢结构设计规范》A.1.1 第 4 项中规定，支承压型金属板结构允许挠 度为 2024/200=10.1mm，弯曲变形挠度 3.3mm 小于结构允许挠度 10.1mm，结构是安全的。 斜梁材料为 Q235，材料屈服极限为 235MPa，弯曲强度安全系数为 3.85。
支架载荷简单计算过程概述
支架强度计算支架是安装从下端到上端高度为4m以下的太阳能电池阵列时使用。
计算因从支架前面吹来（顺风）的风压及从支架后面吹来（逆风）的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量，支撑臂的压曲（压缩）以及拉伸强度，安装螺栓的强度等，并确认强度。
（1）结构材料选取支架材料，确定截面二次力矩IM和截面系数Z。
（2）假象载荷1）固定荷重（G）组件质量（包括边框）GM +框架自重GK1+其他GK2固定载荷G=GM+ GK1+ GK22）风压荷重（W）（加在组件上的风压力（WM）和加在支撑物上的风压力（WK）的总和）。
W=1/2×（CW×σ×V02×S）×a×I×J3）积雪载荷（S）。
与组件面垂直的积雪荷重。
4）地震载荷（K）。
加在支撑物上的水平地震力5）总荷重（W）正压：5）=1）+2）+3）+4）负压：5）=1）-2）+3）+4）载荷的条件和组合载荷条件一般地方多雪区域长期平时G G+0.7S短期积雪时G+S G+S暴风时G+W G+0.35S+W地震时G+K G+0.35S+K （3）悬空横梁模型（4） A-B间的弯曲应力顺风时A-B点上发生的弯曲力矩：M1=WL2/8 应力σ1=M1/Z（5） A-B间的弯曲（6） B-C间的弯曲应力和弯曲形变（7） C-D间的弯曲应力和弯曲形变（8）支撑臂的压曲（9）支撑臂的拉伸强度（10）安装螺栓的强度基础稳定性计算1、风压载荷的计算2、作用于基础的反作用力的计算3、基础稳定性计算当受到强风时，对于构造物基础要考虑以下问题：①受横向风的影响，基础滑动或者跌倒②地基下沉（垂直力超过垂直支撑力）③基础本身被破坏④吹进电池板背面的风使构造物浮起⑤吹过电池板下侧的风产生旋涡，引起气压变化，使电池板向地面吸引对于③～⑤须采用流体解析等方法才能详细研究。
研究风向只考虑危险侧的逆风状态以下所示为各种稳定条件：a．对滑动的稳定平时：安全率Fs≥1.5；地震及暴风时：安全率Fs≥1.2 b．对跌倒的稳定平时：合力作用位置在底盘的中央1/3以内时地震及暴风时：合力作用位置在底盘的中央2/3以内时c．对垂直支撑力的稳定平时：安全率Fs≥3；地震及暴风时：安全率Fs≥2附件1：△风荷载计算△（1）设计时的风压载荷W=Cw×q×Aw（作用于阵列的风压载荷公式）式中 W——风压荷重Cw——风力系数q ——设计用速度压（N/m2）Aw——受风面积（m2）（2）设计时的速度压q=q0×a×I×J式中 q——设计时的速度压（N/m2）q0——基准速度压（N/m2）a——高度补偿系数I——用途系数J——环境系数1）基准速度压。
光伏支架阵列间距
光伏支架阵列间距光伏支架阵列间距是影响光伏发电效率的一个重要参数，不同的间距设置会影响光伏组件的光利用率及阴影覆盖率。
那么，怎样设置光伏支架阵列间距才能使光伏发电效率最大化呢？下面，笔者将从以下几个方面介绍光伏支架阵列间距的设置：一、间距的定义光伏支架阵列间距是指光伏阵列中，相邻两行光伏组件之间的距离，也就是光伏组件等间距排列的中心间距。
二、间距的影响因素1. 光照条件不同的地域、不同的季节光照条件不同，光伏组件的最佳排列方式也不同。
在光照充足的情况下，较小的间距可以使光伏组件之间的相互遮挡减少，提高光利用率。
但是，较大的间距可以降低组件之间的阴影覆盖率，提高整个光伏阵列的发电效率。
2. 模块类型不同类型的光伏组件由于尺寸、重量等方面的差异，对间距的要求也不同。
比如，大型光伏组件的间距应该设得更大，这样就可以减少组件的框架数量，提高建设效率，同时还能减少投资成本。
3. 底部地形底部地形的高差和不规则程度对光伏组件的放置有一定的影响。
对于凸起的地块，可以设置较大的间距，减少阴影覆盖，而对于下凹的地块，则应该设置较小的间距，这样能更好地利用光照。
三、间距的最佳设置由于影响因素的影响，不同的光伏阵列对间距有不同的要求。
但一般的原则是，在受光条件下，光伏组件之间的阴影互相遮挡不应超过10%。
1. 建议较小的间距当地光照条件较差时建议较小的间距。
在中国南方的雨季里，云层浓厚，光照条件较差，而且气温较低、湿度较大，这种情况下建议采用较小的间距。
因为这样可以使光伏阵列中处于阴影范围内的组件减少，提高整个光伏阵列的发电效率。
2. 建议较大的间距当地光照条件较好时建议较大的间距。
在阴影覆盖率较小时，建议采用较大的间距，这样可以减少支架、闪避器等配件的使用，提高安装效率和减少投资成本。
在南方少有的良好光照条件下，比如在广东地区，建议采用较大的间距，以提高光伏电站的发电效率。
综上所述，光伏组件间距的设置需要考虑多个因素，如光照条件、模块类型和底部地形等，以便使光伏电站的发电效率最大化。
光伏支架设计方案受力计算书-参考
（1） 恒载 G：
恒载包含太阳能板的重量和支架的自重。其中太阳能板总重量：
G1＝40P×20kg/P×9.8N/s2=7840N
支架自重根据计算不同的梁时分别施加。
（2） 风载 W：
根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）中对风荷载的规定如下（按承重结构
设计）：
wk z s z w0
应对称分布。下图为光伏组件的受力简图，剪力图与弯距图。
由剪力图可以得出：当 a=b 时，剪力 Q 取最小极值，为 qa。即横梁间距等于光伏
组件长度的一半。 由弯距图可以看出：当 a=b 时，弯距 M 极值为[0，-0.0625ql2]；
当 1 q(l 2 la) 1 qa 2 时，即 a 2 1l 时，弯距 M 极值为[0.0215ql2，-0.0215ql2]，因此当
l23 b2
3l22 b
)
R0 R1
R2
1 2
P(1
P(3
l1
5l2 b
l1
5l2 b
3l22 b2
3l22 b2
l23 b3
)
l23 b3
)
由剪力图中可以看出斜梁中分布了 6 个峰值，分别为：
当 0<b< l2 时
QQ10
Q5 Q4
P 2P
剪力极值 Qmax>P
Q2 Q3 R0 2P
数值 Q235B 4.705 23.059 12.935 35.994 32.862 29.138 7.016919238 7.913720914
单位
cm2 cm4 cm4 cm4 mm mm cm3 cm3
项目 屈服极限 σs 弹性横量 E 对 y 轴惯性半径 iy 对 z 轴惯性半径 iz 极惯性半径 ip 左端离质心距离 右端离质心距离 抗弯截面系数 Wz(左) 抗弯截面系数 Wz(右)
固定式光伏支架选型经济性对比分析
太 阳 能第11期 总第355期2023年11月No.11 Total No.355 Nov., 2023SOLAR ENERGY0 引言光伏电站的投资建设成本包含用地成本和机电建设成本，用地成本又分为征地成本和租地成本两种，其成本大小与建设所需用地面积息息相关；机电建设成本又包括箱变成本、逆变器成本、光伏支架成本、管桩及其基础成本、光伏组件成本、集电线路成本及相关维护费。
光伏支架类型需要的不同，其成本往往也不同，针对光伏支架选型及成本分析的研究也有许多，如根据倾角是否可调，固定式光伏支架可分为最佳倾角固定式光伏支架、倾角可调式固定光伏支架两大类[1]；毛文旭[2]对集中式光伏电站光伏支架经济性比对及选型进行研究，研究结果表明：最佳倾角固定式光伏支架在支架成本、土地成本、后期运营费用方面的节约程度远超过倾角可调式固定光伏支架带来的发电量增益；徐彩芝等[3]也对光伏支架选型进行了探讨，得到固定式光伏支架投资回收期最短，上网电价竞争力大于斜单轴跟踪式光伏支架系统和双轴跟踪式光伏支架系统；唐勇等[4]对光伏电站固定式光伏支架、固定可调式光伏支架、跟踪式光伏支架方案进行了经济分析，提出了项目可采用固定式光伏支架的建议；储红霞等[5]研究了在同荷载工况下采用铝合金支架或钢支架对工程造价的影响。
上述文献未细致对比支不同光伏架结构的成本差异。
本文以广东省湛江市徐闻县某光伏电站项目为背景，对11°倾角的固定式光伏支架的细分领域进行研究。
首先计算3×28光伏阵列和2×26光伏阵列的光伏支架材料差异，同时考虑建设面积差异；然后套入材料费用及对应的安装和维护费，最终形成两种光伏阵列方式下的建设投资成本差异。
以期该研究可为类似光伏电站支架选型及投资建设提供借鉴。
DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20230112.02 文章编号：1003-0417(2023)11-18-07固定式光伏支架选型经济性对比分析曾智钦1，张元海1*，杨铭俊2，黄丽琴3(1.广东水电二局股份有限公司，广州 510410；2. 暨南大学，广州 510632；3.东南粤水电投资有限公司，广州 511300)摘 要：光伏发电系统中固定式光伏支架的结构形式差异较大，即使同种光伏支架结构形式也存在有不同的光伏阵列布置方式，不同布置方式的光伏阵列对应的光伏支架、管桩和土地成本也有较大差异。
光伏阵列间距和单位面积发电量计算表
光伏阵列间距和单位面积发电量计算表光伏发电是利用太阳能转化为电能的一种清洁能源。
在光伏发电系统中，光伏阵列是最核心的组成部分，而光伏阵列间距和单位面积发电量之间存在着一定的关系。
本文将从光伏阵列间距的选择角度出发，探讨光伏阵列间距对单位面积发电量的影响。
在光伏发电系统中，单位面积发电量是衡量光伏阵列发电效率的重要指标。
一般来说，单位面积发电量越高，说明光伏阵列的发电效率越高，也就意味着单位面积上能够收集到更多的太阳能并转化为电能。
光伏阵列间距是指光伏组件之间的距离，通常以米为单位。
光伏阵列间距的选择需要考虑到多个因素，包括太阳辐射强度、光伏组件的尺寸、阴影遮挡等。
在确定光伏阵列间距时，需要在最大程度上提高单位面积发电量，同时避免阴影遮挡导致发电量的降低。
以太阳辐射强度为例，太阳辐射强度是指单位面积上所接收到的太阳能的能量。
当光伏阵列间距较小时，太阳辐射能够充分地覆盖到每个光伏组件上，从而提高了单位面积的发电量。
然而，当光伏阵列间距过大时，太阳辐射无法充分覆盖到每个光伏组件上，导致单位面积的发电量降低。
除了太阳辐射强度，光伏组件的尺寸也会对光伏阵列间距的选择产生影响。
光伏组件的尺寸较大时，需要相应增加光伏阵列间距，以免光伏组件之间产生阴影遮挡。
阴影遮挡会导致光伏组件的发电效率降低甚至完全失效，从而降低了单位面积的发电量。
在实际应用中，根据不同的光伏组件特性和光照条件，可以通过实验和经验进行光伏阵列间距的选择。
一般来说，对于普通的光伏组件，光伏阵列间距可以在0.5米到1米之间。
当光照条件较好、太阳辐射强度较高时，可以适当缩小光伏阵列间距，以提高单位面积的发电量。
而在光照条件较差、太阳辐射较弱时，可以适当增大光伏阵列间距，避免阴影遮挡对发电效率的影响。
光伏阵列间距和单位面积发电量之间存在一定的关系。
通过合理选择光伏阵列间距，可以在最大程度上提高单位面积的发电量。
在实际应用中，需要考虑太阳辐射强度、光伏组件的尺寸、阴影遮挡等因素，并结合实验和经验进行合理的光伏阵列间距选择。
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组件规格1650*992.0000每跨阵列面积S 安装角度
38.0000度跨距
2.8300米阵风系数βgz 整列面板宽度
3.0000米风荷载体型系数μS1整列面板长度
3.3000米μS2组件面积
1.6368㎡风压高度变化系数μz 基本风压W 0风压荷载顺风水平面垂直高度
1.8470米逆风太阳高度角
22.0000度方位角
45.0000度屋面积雪分布系数μr 影子倍率 1.7502 基本雪压S 0
雪压荷载
阴影长度 3.2325米
组件自重每块阵列组件个数阵列组件总重支架框架自重单阵列总重量风速
32.0000米/秒单阵列总重
风压0.6400KN/㎡极限载荷组合顺风+雪
顺风1.2
逆风
125.4000毫米雪
0.25 6.3500毫米顺风1.0
29.1840极限载荷组合顺风+雪
1.232144.1600顺风1.2
7260.0000逆风
64367.3469
雪
顺风1.0风力等级12345
V R S 英寸英寸8.33W0支架受力分析单位整列基本信息(必须)
阴影长度计算
LS a h 风速转风压
英寸和毫米的换算0
力分析负重重量计算
9.9000㎡
1.6000
1.3000
0.7000
1.2800
0.5500KN/㎡
1.4643KN/㎡
0.7885KN/㎡逆风载荷F（逆风）(12.4907)KN/跨
防平移
0.5500摩擦系数组件于地面0.6500
0.4000KN/㎡每跨负重G>=(21.6736)KN/跨
0.2200KN/㎡G>=(2167.3606)KG/跨
20.0000KG防翻转Lh900.0000mm
6个L1900.0000mm 120.0000KG L2850.0000mm
39.5860KG L33400.0000mm
159.5860KG/跨G0>=(3.5552)KN
1.5623KN/跨G0>=(355.5209)KG
G=2G0》=(711.0418)KG
16.1865KN/跨
22.1703KN/跨综上所述G>=(711.0418)KG
12.4907KN/跨
4.6115KN/跨
21.8578KN/跨
1.5923KN/㎡每跨15.76333802KN/跨
2.2394KN/㎡每跨22.17029153KN/跨
1.2261KN/㎡每跨1
2.13801022KN/跨
0.4546KN/㎡每跨 4.500812903KN/跨
2.2079KN/㎡每跨21.85782214KN/跨
6789101112
固定支架
组件规格
长1650
宽992
厚50
安装角度30
纬度31
前后间距
竖装D=3015.9415
横装D=1813.2
1.9236
0.9618
1.8278
组件间距竖装1586.9996
组件间距横装962.9106413061.22
H 1.6625
D 5.67773441865.62711.590622852
平单轴
组件规格
长a1650
514.8宽b990
组件间距c216
最大跟踪角度60
排间距
两块横装D=7032
两块竖装D=4392
其他安装形式
组件最大跨度L3516
排间距D=7032
32．7～36．9斜单轴
2229.399
长a
2000最大跟踪角度
45倾斜角度
20安装纬度30左右间距D=2828.4271前后跨距S=
组件最大跨度L11949左右间距D=2756.3022其他安装形式
组件规格
一块横装
11520 576 5.284404
年份发电量（万K Wh）年份
10.67114
20.66515757615
30.65983631516
40.65455762517
50.64932116418
60.64412659519
70.63897358220
80.63386179321
90.62879089922
100.62376057223
110.61877048724
120.61382032325
130.608909761
25年发电量总和15.248年平均发电量
293.3333
5.625。