铝合金支架与钢支架经济性对比分析研究

1、铝合金支架与钢支架经济性对比分析研究摘要：以淮南某20MWp分布式光伏发电项目为依托，采用PKPM分析软件对光伏支架结构进行计算分析，研究在同等荷载工况下采用铝合金支架或钢支架对工程造价的影响。根据分析结果给出相关结论，供以后的工程设计参考使用。关键词：光伏；支架；铝合金；钢结构近年来，随着太阳能光伏系统的推广与应用，由于环境不同对光伏系统设计要求越来越高，在有限面积上建设光伏系统，合理利用已有的建筑面积，节约建设面积、缩小建设成本，这些都在光伏系统的安装使用中显得越来越重要，光伏系统的安装包括支架部分安装和电器的安装1.部分安装太阳能作为目前应用最为广泛的新能源之一，正受到越来越多的关注，近

2、年来随着太阳能光伏系统的推广应用，光伏支架作为整个光伏系统的支撑结构也成为一项关注的重点2.而如何在安全性、适用性和耐久性满足要求的情况，选择性价比更高的支架型式，成为了行业内亟待解决的问题。目前，光伏发电项目中常见的光伏支架材料有普通钢材、不锈钢和铝合金，而普通钢材和铝合金应用最为广泛。在实际工程中，钢材具有价格便宜、应用广泛、供货稳定、受力性能好等优点，但重量较大、安装不便、耐腐蚀性不高3,4;铝合金具有重量轻、耐腐蚀、结构简单、安装方便快捷等优点，但在同等条件下强度低于钢结构，二者各有优点和不足。本文以实际工程为依托，研究在同等荷载工况下采用铝合金支架或钢支架对工程造价的影响，供以后工程

3、设计参考使用。1项目概况淮南某20MWp分布式光伏发电项目，基本风压：0.35kN/m²,基本雪压：0.60kN/m2.本工程支架设计使用年限为25年。抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为：0.05g,设计地震分组：第二组，场地类别为类。采用单晶硅270wp组件，电池板组件尺寸为1650x990x40mm,每个组件19.5kg,44片组件为一个阵列。采用固定式，支架倾斜角度为23°。所有电池组件支架由立柱、斜梁、斜撑、檩条及连接附件构成。所选用钢材主要材质为Q235B,立柱、斜梁、斜撑、檩条均为薄壁型钢，连接螺栓以及螺母垫片等采用C级普通螺栓。所选用铝合金主要材质为60

4、63-T6型，表面采用阳极氧化处理，连接螺栓以及螺母垫片等采用C级普通螺栓。2支架型式光伏支架的底座安装目前比较常用的有2种方式，一种是混凝土基础，一种是采用地桩基础光伏支架的底座安装。目前国内大型光伏电站采用的多是混凝土基础；这样做的原因是5,6:一方面考虑了当地的地理环境；另一方面也是出于成本考虑。国外采用比较多的是地桩基础，比如意大利、德国、澳大利亚等国家，他们出于对土地再利用的考虑，经济成本适当放宽。地面矩阵，技术方面需要注意2点：一是支架的抗风要求；二是支架矩阵之间的距离。在保证抗风的情况下，支架采用钢结构和铝合金混合使用，这样做既能保证支架的抗风，又能保证支架的整体外观各种荷载作用

5、下应满足规范对钢结构和铝合金结构强度、刚度及稳定性的要求。设计主要控制参数7:Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值：205N/mm²Q235钢抗剪强度设计值：120N/mm²6063-T6铝合金抗拉、抗压和抗弯强度设计值：160N/mm²6063-T6铝合金抗剪强度设计值：90N/mm²受压构件容许长细比180受拉构件容许长细比350梁的挠度L/250支柱柱顶位移不大于柱高的1/60支架与基础为刚接，立柱与斜梁、斜梁与檩条之间均为铰接。经过支架结构计算，确定铝合金支架和钢支架型式如下图。3材料用量统计根据设计的支架型式，统计铝合金支架和钢支架材料量如下表

6、。4成本分析根据工程实际和市场信息，铝合金支架设备费为2.2万元/t,铝合金支架的配套钢连接件设备费为7000元/t;钢支架的设备费为7000元/t.铝合金支架安装费2200元/t;铝合金支架的配套钢连接件安装费为2200元/t;钢支架的安装费用为1530元/t.在同等规模条件下，铝合金支架的材料总价比钢结构支架高17.99%,而安装总费用比钢结构低61.69%.综合造价，铝合金支架比钢结构支架造价高7.92%.5结语光伏支架设计应该综合考虑包括建设地点的地理、气候、太阳能资源、支架成本等问题。不同的工程侧重点也不同，钢支架应用广泛、造价较低，但结构支架需要定期打磨、防腐维护等工作，后期费用较高；铝合金支架重量轻、安装效率高、表面具有氧化层，特别适用于潮湿多雨和海边盐雾地区，基本不需要维护，同时铝合金支架在项目结束后，可以回收70%80%左右，但考虑回收铝价的不确定性，强度低于钢结构的特点，在一些风荷载较大和特殊地形的地区，还是要谨慎使用。参考文献1GB50017-2003.钢结构设计规范S.2GB50429-2007.铝合金结构设计规范S.3吕宏伟，李新忠。太阳能光伏支架结构风荷载取值分析J.西北水电，2012（05）。4山海建，蒋侃锁。固定式光伏支架设计J.黑龙江科技信息，2011（19）。5田云龙。铝合金支架的压铸模具设计及工艺仿真D.山东大学，2015.6王绍着，赵密，胡