|
光伏支架現(xiàn)狀（常規(guī)普通支架）
（1）山地光伏支架：
支架適應(yīng)地形能力較差，對施工要求較高，影響工程質(zhì)量及進(jìn)度；
（2）地面雙立柱支架：
支架基礎(chǔ)較多，破壞植被，容易對土壤產(chǎn)生破壞；
農(nóng)光高支架：
1、 立柱間距3~4m左右，立柱較多，土地利用率較低；
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(xiàng)目
項(xiàng)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(xiàng)目
項(xiàng)目簡介：項(xiàng)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°。
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(jì)算方法； 2、通過假定設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)不同跨度的懸索支架，得出懸索支架的價(jià)格區(qū)間，找出支架較為經(jīng)濟(jì)的跨度范圍； 3、設(shè)計(jì)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(xiàn)階段很多項(xiàng)目，因跨度較大項(xiàng)目難以實(shí)現(xiàn)，需進(jìn)行大跨懸索支架設(shè)計(jì)研究； 5、設(shè)計(jì)成果優(yōu)化及匯總
單索理論假定
索的平衡方程
案例計(jì)算
假設(shè)現(xiàn)有蘇州地區(qū)懸索光伏支架結(jié)構(gòu)，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(shè)張拉力H0=50kN，采用255W組件，單排橫向布置，則q0=0.084 kN/m，q =0.8252 kN/m。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以求出索內(nèi)水平張力H，以及索在始態(tài)和終態(tài)時(shí)的跨中垂度f0和f，如表2.1所示。
2.1
模型的建立
根據(jù)上節(jié)2.1中案例計(jì)算給出的數(shù)據(jù)，運(yùn)用有限元軟件進(jìn)行模擬和分析，與懸索結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法相互驗(yàn)證。索單元采用SAP2000自帶的cable單元；預(yù)應(yīng)力通過溫度荷載模擬索中的預(yù)拉力，其中索的線膨脹系數(shù)α為1.17×10-5/℃，模型如下圖所示。
單索計(jì)算模型
荷載工況樹 有限元分析結(jié)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
理論值與分析值 理論值與分析值比較
結(jié)論
理論計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果誤差在5%之內(nèi)，可以確認(rèn)計(jì)算模型和計(jì)算理論合理可靠。
結(jié)構(gòu)動(dòng)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(jié)構(gòu)各階段振型和頻率，模型如圖所示。
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(jìn)行折減，索中的預(yù)應(yīng)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
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(dòng)為主，后三階振型以扭轉(zhuǎn)為主； 2、與支架結(jié)構(gòu)相比，懸索的頻率低而密集。在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的前部分振型中，懸索的振動(dòng)并不會(huì)伴隨著支架的振動(dòng)。
課題研究現(xiàn)階段計(jì)劃及費(fèi)用
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(guān)系，優(yōu)化支架設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)圖紙
設(shè)計(jì)模型
不同跨度的支架成本（元）
結(jié)論：基本成本占支架總成本的36%~39%；鋼架結(jié)構(gòu)占總成本的55%~58%；基礎(chǔ)成本占比低于常規(guī)光伏支架。
支架成本與跨度的關(guān)系
結(jié)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(guān)系總體上呈先下降后上升的趨勢，懸索支架在16m時(shí)較為經(jīng)濟(jì)。 1、基礎(chǔ)成本占支架總成本的36%~39%；鋼架結(jié)構(gòu)占總成本的55%~58%；基礎(chǔ)成本占比低于常規(guī)光伏支架。 2、支架成本與跨度的關(guān)系總體上呈先下降后上升的趨勢，懸索支架在16m跨度時(shí)較為經(jīng)濟(jì)，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(shí)，支架成本相差約20%，垂度越大成本越低。為了更全面的研究懸索光伏支架體系，為工程應(yīng)用提供全面的理論支撐，有必要對如下幾個(gè)方面進(jìn)行深入的研究工作：（1）對懸索光伏支架體系進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析，研究在不同風(fēng)速下懸索支架體系的風(fēng)振響應(yīng)，研究出風(fēng)速和結(jié)構(gòu)體系的相互關(guān)系，為工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)驗(yàn)證及依據(jù)；（2）對懸索支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)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(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，對減少鋼材用量，提高設(shè)計(jì)水平，有著重要意義； （3）各種新型材料、高強(qiáng)材料的更新?lián)Q代，對于我們新型支架的應(yīng)用，各類復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)將帶來新的經(jīng)濟(jì)效益； （4）對大跨度懸索支架結(jié)構(gòu)展開研究，目前很多光伏項(xiàng)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，無疑將很多不能夠?qū)崿F(xiàn)的項(xiàng)目變成了現(xiàn)實(shí)；（5）從結(jié)構(gòu)方面減少組件隱裂的風(fēng)險(xiǎn)，懸索支架應(yīng)用的障礙，很大一方面的擔(dān)心組件的隱裂，若能從結(jié)構(gòu)方面降低懸索的晃動(dòng)，或能夠減少晃動(dòng)對組件的影響，對柔性支架的推廣和可靠性研究具有極大的意義。
|
