新型悬索光伏支架整体解决方案

新型悬索光伏支架整体解决方案光伏支架现状（常规普通支架）（1）山地光伏支架：支架适应地形能力较差，对施工要求较高，影响工程质量及进度；（2）地面双立柱支架：支架基础较多，破坏植被，容易对土壤产生破坏；农光高支架：1、立柱间距3~4m左右，立柱较多，土地利用率较低；2、支架高度较高，用钢量较大，成本较高。悬索光伏支架的应用（新型支架）案例一：台州市水处理发展有限公司4.39MW分布式太阳能发电项目项目简介：光伏电站建于水池上方，最大跨度24m，净高超过3.5m案例二：阿特斯宽城东大地乡18MW光伏电站项目项目简介：项目位于河北宽城东大地乡尾矿库上，其中山地部分约2.2MW采用柔性支架，支架立柱间距8m左右，山地坡度均大于25°。研究的意义减少用钢量，降低支架成本减少基础数量，降低施工难度减少占地，提高土地利用率可适应多种复杂地形状况研究目标及内容

1、通过对悬索支架的理论研究及有限元分析，找出一种适合悬索支架的计算方法；2、通过假定设计参数，设计不同跨度的悬索支架，得出悬索支架的价格区间，找出支架较为经济的跨度范围；3、设计出一种或几种适用于“组件-悬索”连接形式，连接形式须安全可靠；4、现阶段很多项目，因跨度较大项目难以实现，需进行大跨悬索支架设计研究；5、设计成果优化及汇总悬索光伏支架理论计算单索理论假定1、索是理想柔性的，即不能受压，也不能抗弯；2、索的材料符合虎克定律索的平衡方程案例计算假设现有苏州地区悬索光伏支架结构，使用年限为25年，将悬索上的荷载简化为均布荷载，假定悬索直径为17.5mm，A=128.80mm2，E=13500kN/mm2；又跨度l=20m，初设张拉力H0=50kN，采用255W组件，单排横向布置，则q0=0.084kN/m，q=0.8252kN/m。根据以上数据，可以求出索内水平张力H，以及索在始态和终态时的跨中垂度f0和f，如表2.1所示。2.1悬索光伏支架的有限元分析模型的建立根据上节2.1中案例计算给出的数据，运用有限元软件进行模拟和分析，与悬索结构的计算方法相互验证。索单元采用SAP2000自带的cable单元；预应力通过温度荷载模拟索中的预拉力，其中索的线膨胀系数α为1.17×10-5/℃，模型如下图所示。单索计算模型荷载工况树有限元分析结果DEAD工况下悬索跨中垂度SNOW工况下悬索跨中垂度DEAD工况下悬索张力SNOW工况下悬索张力小结理论值与分析值理论值与分析值比较结论理论计算结果与有限元分析结果误差在5%之内，可以确认计算模型和计算理论合理可靠。结构动力特性模型的建立通过三跨悬索支架体系模型来分析悬索光伏支架结构各阶段振型和频率，模型如图所示。模拟参数：组件采用壳单元模拟；组件与索连接螺栓采用框架单元模拟，与索连接端释放弯矩；索用框架单元模拟，对其抗弯刚度进行折减，索中的预应力采用降温法施加。三跨悬索光伏支架模型第一阶振型第二阶振型第三阶振型第四阶振型第五阶振型第六阶振型小结悬索支架振型和频率1、从图中可以看出，前三阶振型以z向振动为主，后三阶振型以扭转为主；2、与支架结构相比，悬索的频率低而密集。在整个结构体系的前部分振型中，悬索的振动并不会伴随着支架的振动。课题研究现阶段计划及费用阶段性成果（设计方案）通过假定不同跨度的悬索光伏支架，建立分析模型，并绘制施工图。通过成本核算，找出支架跨度与支架成本之间的关系，优化支架设计，控制并降低支架成本。选取5种跨度，分别为：7.5m、10.6m、16m、21m及26.4m，支架高度为3m，模型为3跨，支架形式如下图所示：设计图纸设计模型不同跨度的支架成本（元）结论：基本成本占支架总成本的36%~39%；钢架结构占总成本的55%~58%；基础成本占比低于常规光伏支架。支架成本与跨度的关系结论：可以得出，16m跨度的悬索支架成本最低，为1.227元/w，支架成本与跨度的关系总体上呈先下降后上升的趋势，悬索支架在16m时较为经济。小结

1、基础成本占支架总成本的36%~39%；钢架结构占总成本的55%~58%；基础成本占比低于常规光伏支架。

2、支架成本与跨度的关系总体上呈先下降后上升的趋势，悬索支架在16m跨度时较为经济，为1.227元/w。3、悬索垂度对支架成本影响很大，16m跨度的支架，悬索垂度在80mm和160mm时，支架成本相差约20%，垂度越大成本越低。展望为了更全面的研究悬索光伏支架体系，为工程应用提供全面的理论支撑，有必要对如下几个方面进行深入的研究工作：（1）对悬索光伏支架体系进行风振响应分析，研究在不同风速下悬索支架体系的风振响应，研究出风速和结构体系的相互关系，为工程设计提供技术验证及依据；（2）对悬索支架的优化设计进行研究；光伏行业的迅猛发展，钢材的用量也越来越大，所以展开结构优化研究，对减少钢材用量，提高设计水平，有着重要意义；

（3）各种新型材料、高强材料的更新换代，对于我们新型支架的应用，各类复杂环境的适应将带来新的经济效益；

（4）对大跨度悬索支架结构展开研究，目前很多光伏项目，因既有因素的限制，对支架的跨度提出了很高的要求；若能够提出大跨度悬索支架的解决方法，