新型懸索光伏支架整體解決方案

新型懸索光伏支架整體解決方案光伏支架現狀（常規(guī)普通支架）（1）山地光伏支架：支架適應地形能力較差，對施工要求較高，影響工程質量及進度；（2）地面雙立柱支架：支架基礎較多，破壞植被，容易對土壤產生破壞；農光高支架：1、立柱間距3~4m左右，立柱較多，土地利用率較低；2、支架高度較高，用鋼量較大，成本較高。懸索光伏支架的應用（新型支架）案例一：臺州市水處理發(fā)展有限公司4.39MW分布式太陽能發(fā)電項目項目簡介：光伏電站建于水池上方，最大跨度24m，凈高超過3.5m案例二：阿特斯寬城東大地鄉(xiāng)18MW光伏電站項目項目簡介：項目位于河北寬城東大地鄉(xiāng)尾礦庫上，其中山地部分約2.2MW采用柔性支架，支架立柱間距8m左右，山地坡度均大于25°。研究的意義減少用鋼量，降低支架成本減少基礎數量，降低施工難度減少占地，提高土地利用率可適應多種復雜地形狀況研究目標及內容

1、通過對懸索支架的理論研究及有限元分析，找出一種適合懸索支架的計算方法；2、通過假定設計參數，設計不同跨度的懸索支架，得出懸索支架的價格區(qū)間，找出支架較為經濟的跨度范圍；3、設計出一種或幾種適用于“組件-懸索”連接形式，連接形式須安全可靠；4、現階段很多項目，因跨度較大項目難以實現，需進行大跨懸索支架設計研究；5、設計成果優(yōu)化及匯總懸索光伏支架理論計算單索理論假定1、索是理想柔性的，即不能受壓，也不能抗彎；2、索的材料符合虎克定律索的平衡方程案例計算假設現有蘇州地區(qū)懸索光伏支架結構，使用年限為25年，將懸索上的荷載簡化為均布荷載，假定懸索直徑為17.5mm，A=128.80mm2，E=13500kN/mm2；又跨度l=20m，初設張拉力H0=50kN，采用255W組件，單排橫向布置，則q0=0.084kN/m，q=0.8252kN/m。根據以上數據，可以求出索內水平張力H，以及索在始態(tài)和終態(tài)時的跨中垂度f0和f，如表2.1所示。2.1懸索光伏支架的有限元分析模型的建立根據上節(jié)2.1中案例計算給出的數據，運用有限元軟件進行模擬和分析，與懸索結構的計算方法相互驗證。索單元采用SAP2000自帶的cable單元；預應力通過溫度荷載模擬索中的預拉力，其中索的線膨脹系數α為1.17×10-5/℃，模型如下圖所示。單索計算模型荷載工況樹有限元分析結果DEAD工況下懸索跨中垂度SNOW工況下懸索跨中垂度DEAD工況下懸索張力SNOW工況下懸索張力小結理論值與分析值理論值與分析值比較結論理論計算結果與有限元分析結果誤差在5%之內，可以確認計算模型和計算理論合理可靠。結構動力特性模型的建立通過三跨懸索支架體系模型來分析懸索光伏支架結構各階段振型和頻率，模型如圖所示。模擬參數：組件采用殼單元模擬；組件與索連接螺栓采用框架單元模擬，與索連接端釋放彎矩；索用框架單元模擬，對其抗彎剛度進行折減，索中的預應力采用降溫法施加。三跨懸索光伏支架模型第一階振型第二階振型第三階振型第四階振型第五階振型第六階振型小結懸索支架振型和頻率1、從圖中可以看出，前三階振型以z向振動為主，后三階振型以扭轉為主；2、與支架結構相比，懸索的頻率低而密集。在整個結構體系的前部分振型中，懸索的振動并不會伴隨著支架的振動。課題研究現階段計劃及費用階段性成果（設計方案）通過假定不同跨度的懸索光伏支架，建立分析模型，并繪制施工圖。通過成本核算，找出支架跨度與支架成本之間的關系，優(yōu)化支架設計，控制并降低支架成本。選取5種跨度，分別為：7.5m、10.6m、16m、21m及26.4m，支架高度為3m，模型為3跨，支架形式如下圖所示：設計圖紙設計模型不同跨度的支架成本（元）結論：基本成本占支架總成本的36%~39%；鋼架結構占總成本的55%~58%；基礎成本占比低于常規(guī)光伏支架。支架成本與跨度的關系結論：可以得出，16m跨度的懸索支架成本最低，為1.227元/w，支架成本與跨度的關系總體上呈先下降后上升的趨勢，懸索支架在16m時較為經濟。小結

1、基礎成本占支架總成本的36%~39%；鋼架結構占總成本的55%~58%；基礎成本占比低于常規(guī)光伏支架。

2、支架成本與跨度的關系總體上呈先下降后上升的趨勢，懸索支架在16m跨度時較為經濟，為1.227元/w。3、懸索垂度對支架成本影響很大，16m跨度的支架，懸索垂度在80mm和160mm時，支架成本相差約20%，垂度越大成本越低。展望為了更全面的研究懸索光伏支架體系，為工程應用提供全面的理論支撐，有必要對如下幾個方面進行深入的研究工作：（1）對懸索光伏支架體系進行風振響應分析，研究在不同風速下懸索支架體系的風振響應，研究出風速和結構體系的相互關系，為工程設計提供技術驗證及依據；（2）對懸索支架的優(yōu)化設計進行研究；光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展，鋼材的用量也越來越大，所以展開結構優(yōu)化研究，對減少鋼材用量，提高設計水平，有著重要意義；

（3）各種新型材料、高強材料的更新?lián)Q代，對于我們新型支架的應用，各類復雜環(huán)境的適應將帶來新的經濟效益；

（4）對大跨度懸索支架結構展開研究，目前很多光伏項目，因既有因素的限制，對支架的跨度提出了很高的要求；若能夠提出大跨度懸索支架的解決方法，