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【專業運維】史上最詳細的光伏支架類型及優缺點對比分析

2017-03-07  趙智剛001

光伏支架作為光伏電站重要的組成部分,它承載著光伏電站的發電主體。支架的選擇直接影響著光伏組件的運行安全、破損率及建設投資,選擇合適的光伏支架不但能降低工程造價,也會減少后期養護成本。


光伏支架類型


1、根據材料分類


根據光伏支架主要受力桿件所采用材料的不同,可將其分為鋁合金支架、鋼支架以及非金屬支架,其中非金屬支架使用較少,而鋁合金支架和鋼支架各有特點。




2、根據安裝方式分類




固定式光伏支架


光伏陣列不隨太陽入射角變化而轉動,以固定的方式接收太陽輻射。根據傾角設定情況可以分為:最佳傾角固定式、斜屋面固定式和傾角可調固定式。




1、最佳傾角固定式


先計算出當地最佳安裝傾角,而后全部陣列采用該傾角固定安裝,目前在平頂屋面電站和地面電站廣泛使用。




1)平頂屋面-混凝土基礎支架


平頂屋面混凝土基礎支架是目前平屋面電站中最常用的安裝形式,根據基礎的形式可以分為條形基礎和獨立基礎;支架支撐柱與基礎的連接方式可以通過地腳螺栓連接或者直接將支撐柱嵌入混凝土基礎。




優點:抗風能力好,可靠性強,不破壞屋面防水結構。


缺點:需要先制作好混凝土基礎,并養護到足夠強度才能進行后續支架安裝,施工周期較長。


2)平頂屋面-混凝土壓載支架




優點:混凝土壓載支架施工方式簡單,可在制作配重塊時同時進行支架安裝,節省施工時間。


缺點:混凝土壓載支架抗風能力相對較差,設計配重塊重量時需要充分考慮到當地最大風力。


3)地面電站-混凝土基礎支架


地面電站混凝土基礎支架多種多樣,根據不用的項目地質情況,可選擇對應的安裝方式,以下主要介紹現澆鋼筋混凝土基礎、獨立及條形混凝土基礎、預制混凝土空心柱基礎等幾種最常見的混凝土基礎安裝形式。


現澆鋼筋混凝土基礎


根據基礎形式不同,現澆鋼筋混凝土基礎可分為現澆混凝土樁和澆注錨桿。




優點:現澆鋼筋混凝土基礎開挖土方量少,混凝土鋼筋用量小,造價較低、施工速度快。


缺點:現澆鋼筋混凝土基礎施工易受季節和天氣等環境因素限制,施工要求高,一旦做好后無法再調節。


獨立及條形混凝土基礎




優點:獨立及條形混凝土基礎采用配筋擴展式基礎,施工方式簡單,地質適應性強,基礎埋置深度可相對較淺。


缺點:獨立及條形混凝土基礎工程量大,所需人工多,土方開挖及回填量大,施工周期長,對環境的破壞大。


預制混凝土空心柱基礎


預制混凝土空心柱基礎廣泛用于水光互補電站、灘涂地電站等地質條件較差的電站。同時由于基礎高度優勢,也被較多用于山地電站以及農光互補電站。     




4)地面電站-金屬樁支架


金屬樁支架在地面電站中應用同樣非常廣泛,主要可分為螺旋樁基礎支架和沖擊樁基礎支架


螺旋樁基礎支架


螺旋樁支架根據是否帶法蘭盤可分為帶法蘭盤螺旋樁支架和不帶法拉盤螺旋樁支架;根據子葉形狀可分為窄葉連續型螺旋樁支架和寬葉間隔型螺旋樁支架。




帶法蘭盤的螺旋樁可用于單柱安裝或雙柱安裝,而不帶法蘭盤的螺旋樁一般只用于雙柱安裝。




寬葉間隔型螺旋樁支架的抗拉拔性要好于窄葉連續型螺旋樁支架,在風力較大地區應優先考慮寬葉間隔型螺旋樁支架。


沖擊樁基礎支架


沖擊樁基礎支架,也叫金屬纖桿基礎支架,主要是利用打樁機直接將C型鋼、H型鋼或其他結構鋼打入地面,這種安裝方式非常簡單,但抗拉拔性能較差。




優點:對于金屬樁基礎,用打樁機把鋼樁打入土中,無需開挖地面,更環保;不受季節氣溫等限制,可在包括北方冬季的各種氣候條件下實施;施工快捷方便、大幅縮短施工周期,能方便遷移及回收;打樁過程中基礎便于調節高度。


缺點:在土質堅硬地區打樁很困難;在含碎石較多地區打樁容易破壞鍍鋅層;在鹽堿地區使用抗腐蝕能力較差。


2、斜屋面固定式


考慮到斜屋面承載能力一般較差,在斜屋面上組件大都直接平鋪安裝,組件方位角及傾角一般與屋面一致。根據斜屋面的不同,可分為瓦片屋頂安裝系統與輕鋼屋頂安裝系統


1)瓦片屋頂安裝系統


瓦片屋頂安裝系統主要由掛鉤、導軌、壓塊以及螺栓等連接件組成。




2)輕鋼屋頂安裝系統


輕鋼屋頂,也叫彩鋼瓦屋頂,主要用于工業廠房、倉庫等。根據彩鋼瓦形式不同,可以將其分為角弛型輕鋼屋頂、直立鎖邊型鋼屋頂以及梯型輕鋼屋頂。




角弛型輕鋼屋頂和直立鎖邊型輕鋼屋頂主要通過夾具作為連接件,將導軌固定在屋面上,而梯型輕鋼屋頂需要采用自攻螺栓將連接件固定在屋面。


不管哪一種屋面形式,在選擇連接件時一定要進行實地測量“角弛”“直立邊”“梯形”尺寸,確保連接件和屋面匹配,而在梯型輕鋼屋頂支架安裝時還要做好防水措施,避免螺栓鉆孔處發生漏水。


3、固定傾角可調式


固定傾角可調式是指在太陽入射角變化轉折點,定期調節固定式支架傾角,增加太陽光直射吸收,在成本略增加情況下提高發電量。




跟蹤式光伏支架


跟蹤式光伏支架通過機電或液壓裝置使光伏陣列隨著太陽入射角的變化而移動,從而使太陽光盡量直射組件面板,提高光伏陣列發電能力。根據追蹤軸數量可分為:單軸追蹤系統和雙軸追蹤系統。




1、平單軸跟蹤系統


光伏方陣可以隨著一根水平軸東西方向跟蹤太陽,以此獲得較大的發電量,廣泛應用于低緯度地區。根據南北方向有無傾角可分為標準平單軸跟蹤式帶傾角平單軸跟蹤式




2、斜單軸跟蹤系統


追蹤軸在東西方向轉動的同時向南設置一定傾角,圍繞該傾斜軸旋轉追蹤太陽方位角以獲取更大的發電量,適合應用于較高緯度地區。




3、雙軸跟蹤系統


采用兩根軸轉動(立軸、水平軸)對太陽光線實時跟蹤,以保證每一時刻太陽光線都與組件板面垂直,以此來獲得最大的發電量,適合在各個緯度地區使用。




4、幾種支架運行方式對比








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