光伏电站支架系统的优化设计研究 桂晓刚
大型光伏电站支架结构的优化设计研究
大型光伏电站支架结构的优化设计研究作者：赵永军来源：《城市建设理论研究》2014年第35期摘要：随着世界能源资源发展局势日趋紧张，光伏电站的工程建设项目在社会工程建设领域得到了一定的重视。
光伏电站具有环保性、灵活性等特点，可有效提高光电转化率，同时节省功率消耗。
关键词：大型光伏电站；支架结构；设计中图分类号：S611文献标识码： A一、光伏电站支架结构及优化方式1、大型光伏电站支架结构目前西部地面光伏电站的支架普遍采用Q235-B钢。
综合多种因素考虑，西部地面光伏电站建设一般采用固定式支架。
目前普遍采用的固定式支架主要由横梁、斜梁、前后支腿、斜撑组成，受力性能良好。
2、优化方式简介光伏支架为超静定结构，进行优化设计时，采用简单的手算等静力分析无法得出准确的计算结果，现在普遍采用电算方式进行结构分析，计算光伏支架的强度、刚度、稳定性时普遍使用的软件为PKPM和SAP2000。
PKPM操作简单，设计效率较高，但该软件没有适用于光伏支架的截面，计算时只能用近似的截面代替，其加载方式也不是很合理，计算结果并不能让人满意；SAP2000也有一定的缺点，对支架节点等细部，其无法进行受力分析。
ANSYS在结构计算上功能强大，它能够形象而准确地模拟出支架零部件中实体结构的细部受力特征，进而计算出不同工况下的结构强度。
二、支架优化设计主要对支架的部分构件进行有限元分析和优化。
经过用钢量统计，得出支架横梁和前后立柱下方的底座用钢量较大，因此着重对这两部分进行有限元分析和优化。
1、支架横梁有限元分析为使力学计算方便，在SAP2000中对支架结构进行整体有限元分析时，常将支架横梁建模成简单的C型钢形式，这样计算结果就与真实结果有所出入。
为准确计算出横梁在不同工况下的应力，在SAP2000中对整体结构进行计算后，再在ANSYS中对实际的冷弯内卷C型钢进行有限元分析，通过分析结果，可判定横梁结构是否安全。
取一根4720mm横梁进行有限元分析。
刍议光伏支架结构优化设计分析
刍议光伏支架结构优化设计分析摘要：随着社会的进步，我国能源紧缺问题日渐显现出来，新能源受到越来越多的关注，光伏电站的工程建设项目在社会工程建设领域得到了一定的重视，而光伏支架结构作为光伏发电站的重要组成部分，使其设计在我国逐渐兴起，并越来越受到人们的重视，本文就光伏支架结构优化设计进行研究。
关键词：光伏支架；结构；优化设计1光伏支架结构目前发展近年来光伏发电厂在我国蓬勃发展，然而国内的光伏发电站的设计始终缺乏一套相关的规范依据。
光伏支架作为光伏组件的支撑物的组成结构，相比于普通的钢材制其安全性能较低，对于光伏支架结构的设计采用钢材制备的思想必将导致成本的大幅度升高和制作材料的浪费。
对于光伏支架结构的优化设计显得尤为重要。
目前通用的光伏支架结构通常是由两个立柱起到支撑作用，立柱之间通过各种拉筋进行固定支撑连接等作用，除此之外，每个支架上都安装有晶硅光伏板。
支架整体的立柱通过其下部的安装基础进行与地面之间的固定，在立柱之上安装各种横梁纵梁从而增加整个光伏支架的稳定性。
对于这种传统的光伏支架出现的最大问题在于光伏发电的效率较低，主要原因就在于光伏支架结构的固定，不能进行调节。
除此之外还包括整个支架的成本较高，由横梁纵梁及两根立柱的成本价格过高，对于整个光伏电站的建设成本也提出了很大的挑战。
对于出现的结构问题和设计建筑成本问题需要进行数据和结构的详细分析设计优化。
2光伏支架结构荷载取值确定在进行光伏支架设计的时候，通常要考虑到光伏组件需有一定的倾斜度，目的就是为了能最大程度的接收光照，由于此种设计思路光伏支架结构通常还需承受一定的风荷载。
同时由于光伏支架整个的设计结构导致自身重量较轻且受风面积较大，最终导致风荷载成为光伏支架的主要荷载来源。
对于光伏支架结构的优化设计考虑必须充分从两方面进行，一是在顺风时支架的承风强度大小，一是在逆风情况下由于整个支架结构设计较轻引起可能出现的倾覆的情况。
因此在光伏支架优化设计中必须充分考虑风荷载的取值。
浅析光伏电站支架优化设计
浅析光伏电站支架优化设计摘要：为了对光伏支架进行优化设计，需要选取合适的规范依据和参数，选择合理的支架形式以及合理的材料。
本文分别讨论了不同规范以及相应参数的合理选取，并重点对结构重要性系数、风荷载体型系数、风振系数进行了讨论。
另外建议采用双立柱的结构形式和合理的檩条跨度。
对于受力较大的构件建议选取强度较高的钢材。
关键词：优化设计；规范依据；支架形式；合理材料1 引言为了实现“3060”碳中和和碳达峰的目标，太阳能光伏发电的装机容量迅猛增长。
2021 年，中国新增55 GW，同比增长40%，总量达306 GW，新增装机连续9 年位居全球首位[1]。
由于光伏行业发展的时间较短，规范也不完善，市场上各种做法鱼龙混杂，有些支架设计过于保守，也有部分设计偏于不安全。
为了确保光伏支架安全的前提下能够做到合理的优化设计，必须进行多方面综合考虑。
2 选取合适的规范依据和参数国内很多规范以及参数尚不完善，需要综合选择合理的规范和参数作为设计依据才能保证支架安全的同时降低支架的成本。
目前光伏支架设计主要依据以下规范：《光伏支架结构设计规程》、《光伏发电站设计规范》、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、《钢结构设计标准》、《钢结构通用规范》、《工程结构通用规范》等。
其中《光伏支架结构设计规程》为主要的设计依据。
光伏支架结构设计规程》很多条文参考了《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》以及《钢结构设计标准》等规范的相关内容。
后者主要是针对建筑结构的规范，没有完全考虑光伏支架的应用场景而直接套用，因而出现很多与实际情况不符的现象。
并且多本规范规定和要求并不统一，甚至出现冲突的情况，给设计人员带来较大的困惑。
盲目不加分辨的套用规范条文，也会导致支架设计过于保守或者偏于不安全。
结构重要性系数是对不同重要性和失事后果的结构，为使其具有规定的可靠度而采用的系数。
光伏支架出事一般造成的危害性不大，因而光伏电站的光伏支架结构安全等级应为三级。
浅谈光伏支架结构的优化设计研究
浅谈光伏支架结构的优化设计研究摘要：在全球能源供应紧张和环境问题日益严重的情况下，经济和社会的可持续发展受到了巨大挑战，发展和利用清洁而安全的可再生能源受到了广泛的重视。
光伏发电是新形势下全新的电能生产方式，具有无污染、利用价值高等特点，呈现出广阔发展空间，本文对光伏支架设计进行简要分析并提出了优化设计方案。
关键词：光伏支架；结构；优化1光伏电站的特点和光伏支架设计难度1.1光伏电站特点。
在实际中不难发现，光伏电站建设除需要巨额资金、人力物力外，还需要综合考虑各方面因素，比较常见的是：太阳能资源丰富程度、地形因素等。
目前建设条件较好的土地资源日趋减少，光伏电站建设地区大多是以山地为主，其地表起伏不平，使得光伏支架在设计及组件安装过程中受各种因素影响。
但还是从另一方面来说，其土地成本相对较低，主要是因为其处于人烟稀少地区，受外界因素影响小。
以生活中比较常见的山地光伏电站为例，其出发点和落脚点无非就是缓解能源紧张问题，但是其受地势形态影响，如若将位于沙漠地区的光伏电站比较后不难发现，山地光伏电站布局规划欠合理，加上自然协调性相对较差，直接导致山地光伏电站建设成本上升，自然而然光伏支架结构优化、施工等相关工作无法正常进行。
1.2光伏支架设计的难点。
光伏支架优化设计难点囊括诸多方面，可简单概括为两个部分：方阵设计方面，在上述分析中有提及到光伏电站建设中需要综合考虑各方面因素，例如：地形因素、地域因素等。
在光伏支架优化设计中同样如此，应当充分考虑好光伏支架安装方式、方针基础等因素对光伏支架产生的影响并找出行之有效的方式予以解决，也只有这样光伏支架优化设计工作才能顺利进行。
然而在实际中发现，光伏支架优化设计过程中，并未充分考虑好光伏电站方阵同光伏支架两者之间的关系，土地效用并未最大限度显现出来，极大程度上提升了光伏电站建设成本。
2 光伏电站支架及基础设计光伏电站工程条件复杂，在建设场内有冲沟、岩石，若处理不当将会引发塌方。
大型光伏电站支架结构的优化设计研究
罗
摘 要
珊
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陈国 良
孙 丽 兵
２ Ｏ 】 】 ０ ８ ）
（ 上 海 太阳能科技 有 限公 司 上海
随着西部光伏 电站的大规模建设及 电站收益的减少， 光伏支架成本 控制成为光伏 电站建设 中重点考虑问题。
如何实现 支架结构在 满足 强度 、 刚度、 稳定性的条件下尽可能地 节约钢材 ， 是设 计 中面临的关键 问题。本文将 以本公 司常用 光伏 支架为研 究对象 ， 结合 工程 实际， 从设计角度 出发 ， 使 用有限元分析软件 Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ 及Ｓ ＡＰ ２ ０ ０ ０ ， 对支架结构 的部分零部件进行优化设计研究。
合多种 因素考虑，西部地面光伏 电站建 设～般采用固定式支 底 座 是重 要 的 受 力 部位 ， 且 安装 支 架 时 需要 大 量使 用 。 如 何在
架。 目前普遍采用的固定式支架主要 由横梁 、 斜梁 、 前后支腿、 保证安全可靠 的前提下将其重量适当减小， 以达到降低成本的
斜撑 组 成 ， 受 力性 能 良好 。 １ ． ２ 优 化 方 式 简介 目的 ， 值 得研 究 。 经初 步 分析 ， 拟 将 底 座 的高度 由 ｌ ５ ０ ａｍ 减 小 ｒ 为 １ ２ ０ ａｍ， ｒ 厚度 由 ８ ｍｒ ｎ 减小为 ６ ａｍ， ｒ 宽度 也适 当减小 。
施加在横梁上 。 得 出了两种横梁在相 同外荷载作用下的强度、
甚至超过 ２ ０ ０ ０小时 。而西部地区遍布 的大 片荒漠化土地， 对 刚度 结果 ， 冷 弯 内 卷 Ｃ型 钢 强 度 结 果 。 于需 占地面积较大 的光伏 电站和光伏 电站运营企业而言 ，具
一
由计算结果可知， 在荷载、 约束等外部条件相同的情况下， 冷弯 内卷 Ｃ 型 钢 的 承 载 能 力 更 好 。简 化 的 Ｃ 型 钢 最 大应 力 有 较 大 的 市场 竞 争 力 与 吸 引力 。 般在 一个 大 型 太 阳 能发 电站 项 目中 ，建 安成 本 占光伏 （ 强度 ） 为１ ７ ９ ＭＰ ａ ， 最大应变 （ 刚度） 为６ ． ８ ３ ａｍ： ｒ 冷弯内卷 Ｃ型 项 目总投 资 的 ２ １ ％左 右 ， 如果 选 用 的支 架 不 合适 ， 会 增Ｊ Ｊ ｕ 加 工 钢 的最 大 应 力 （ 强度 ） 为 １ ５ ３ Ｍｐ ａ ， 最大应变（ 刚度） 为６ ． ２ ｍｍ。
光伏支架优化设计
成果介绍：针对1.9KW 装机容量的地面电站支架（效果图1），进行优化设计后的综合成本分析比较结果 如表1，经过设计优化后的电站支架（效果图2），综合成本降低0.22元/瓦，成效显著。
表1 优化支架结构综合成本比较两种电站效果图如下：效果图1 190W ×10人字形地面电站支架效果图2 优化设计后190W ×10人字形地面电站支架成果依据：摘要：以C型钢地面支架系统为研究对象，对系统关键连接点进行优化设计模拟计算，对我公司太阳能支架系列产品（灯杆板架、屋顶支架等）进行结构与经济合理性分析，并提出基于三维软件AutoDesk® Inventor®Professional（以下简称AIP）的参数化设计流程，可快速响应不同的工程设计需求，为支架系统承载分析、质量优化提供基础。
关键词：光伏；支架；优化；参数化一.引言光伏系统的设计过程中，支架系统作为直接支撑光伏组件的核心结构，其成本在整个光伏系统中所占比重虽然不大，但对系统的安全性却至关重要。
合理的支架结构布置能够提升系统抗风抗雪载的能力，合理运用支架系统在承载方面的特性，可以进一步对其尺寸参数做优化，节约材料，为光伏系统进一步降低成本做出贡献。
以均布载荷作用下光伏组件的变形均值为参数目标，通过对C型钢光伏支架系统的分析模拟，可找出系统个连接点的优化值；以光伏组件的尺寸参数为基础，应用三维软件的参数化设计功能，按照个连接点之间的参数关系式，可快速建立完整的支架系统结构模型。
二.地面电站C型钢支架介绍1. C型钢支架系统如图1所示，以光伏组件纵向安装为例，大规模光伏电站使用的光伏组件长边尺寸在1.5m以上，组件纵向排列最多取5块，太多导致最上排组件位置太高，不利于现场安装。
1.光伏组件；2.混凝土基础；3.槽钢底座；4.角钢斜撑梁；5.角钢斜撑次梁；6. C型钢主支撑梁；图1 地面C型钢支架系统构成三.光伏组件及梁支撑点优化计算在C型钢支架系统中，每块光伏组件在铝合金边框处，由4个压块牢固约束于主支撑梁上，以英利135W的光伏组件为例见图2，在AIP 中，建立组件的四分之一分析模型，施加垂直光伏组件表面均布压力2000Pa（采用AIP中基于ANSYS技术支持的FEA,对线性模型的假设，荷载具体取值以分析模型不产生大变形即可，与IEC61215对光伏组件的机械性能要求无关），得到图3所示的变形结果。
光伏电站支架系统的优化设计研究
光伏电站支架系统的优化设计研究引言光伏电站是利用太阳能将光能直接转换为电能的装置，而支架系统是光伏电站中起支撑和固定太阳能电池板的重要设备。
支架系统的设计对光伏电站的稳定性、发电效率以及经济性有着重要影响。
因此，优化光伏电站的支架系统设计是提高光伏发电效率和降低成本的关键所在。
优化设计的目标光伏电站支架系统的优化设计旨在实现以下目标： 1. 提高光伏电站的结构稳定性，降低系统的运行风险。
2. 最大限度地利用太阳能资源，提高光伏发电效率。
3. 降低支架系统的材料成本和施工成本，提高经济性。
4. 简化施工过程，缩短工期，提高施工效率。
优化设计的关键技术以下是光伏电站支架系统优化设计中的关键技术： ### 材料选择合理的材料选择是优化支架系统设计的基础。
支架系统需要具备高强度、良好的耐候性和抗腐蚀性能。
常用的支架材料包括镀锌钢材、铝合金材料等。
根据具体情况，选用合适的材料能够降低系统的材料成本并提高系统的稳定性。
结构设计支架系统的结构设计是优化设计的关键环节之一。
合理的结构设计应考虑支架系统的受力特点、地形条件、安装位置等因素。
常用的支架结构包括单轴、双轴和固定式结构等。
将不同型号的支架结构与实际情况相结合，能够达到系统在不同工况下的最佳性能。
倾斜角度优化光伏电站支架系统的倾斜角度对发电效率有重要影响。
根据所在地的纬度，优化支架系统的倾斜角度能够使太阳能电池板更好地接受来自太阳的光线，提高发电效率。
通过详细计算，选择最佳的倾斜角度能够最大限度地提高光伏电站的发电量。
防腐处理由于光伏电站常处于户外环境，暴露于各种天气条件下，支架系统易受腐蚀。
采取防腐处理措施，如涂覆防腐剂或使用抗腐蚀材料，能够延长支架系统的使用寿命，降低维护成本。
模块间距优化优化支架系统的模块间距能够提高光伏电站的发电效率。
合理的间距设计不仅能够最大程度地利用光照资源，还能方便光伏电站的日常维护和清洁。
根据不同的地理条件和太阳能资源，合理选择模块间距能够有效提高发电效率。
关于光伏支架结构优化设计的思考
科技应用28 2015年24期关于光伏支架结构优化设计的思考王健飞河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031摘要：随着我国经济的迅猛发展，我国能源紧缺问题日渐显现出来，要想有效缓解甚至于解决我国能源紧缺问题，就必须开发利用新能源。
光伏发电是新形势下全新的电能生产方式，其具有无污染、利用价值高等特点，呈现出广阔发展空间，也是新形势下最具潜力的能源开发领域。
在实际中不难发现，光伏发电规模较大，而且在安装光伏组件时需要综合考虑多种因素，换一种方式来说对光伏支架结构进行优化设计具有迫切性，以此保证光伏支架结构的可靠性和安全性，为光伏发电建设工作的顺利进行奠定坚实基础。
本文以分析光伏电站特点及光伏支架设计难度为切入点，从不同角度、多个层次探析光伏支架结构优化设计，以此为广大研究者提供简单理论支撑。
关键词：光伏支架；特点；优化设计中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)24-0028-01在查阅相关资料后获悉，截至2014年底，我国光伏电池安装量高达100万kW，远远超过预定目标，位居世界前列。
但是，光伏发电场设计方面仍然存在诸多问题亟需解决。
众所周知，光伏支架是光伏组件不可或缺的结构。
尽管其安全等级和发生破坏后所产生的后果远远低于普通钢结构。
也就是说如若不科学合理利用钢结构，光伏支架成本将直线上升，不利于光伏发电厂的发展。
基于此，优化设计光伏支架结构具有迫切性，而这也成为了本文研究的关键所在。
1 光伏电站特点及光伏支架设计难度1.1 光伏电站特点在实际中不难发现，光伏电站建设除需要巨额资金、人力物力外，还需要综合考虑各方面因素，比较常见的是：地形因素、太阳能丰富程度等。
众所周知，光伏电站建设地区大多是石漠化严重的山地，加上其地表凹凸不平，使其在安装光伏组件过程中受各种因素影响。
在上述分析中也提及到光伏电站所需巨额资金。
但还是从另一方面来说，其土地成本相对较低，主要是因为其处于人烟稀少地区，这也是其受外界因素小的原因所在。
光伏电站支架系统的优化设计研究
４）每跨光伏支架的总恒载荷 Ｆ跨恒载荷 ＝１６．７８＋２００＋４６．５２＝２６３．３０（ｋｇ）。
每跨 支 架 的 横 向 间 距 为 ２ ｍ，纵 向 间 距 为 １．６ｍ，砼支墩占地 ０．４ｍ×０．４ｍ，每平方米恒载荷
Ｆ恒载荷 ＝（２＋０．４２）６３（．１３．０６＋０．４）≈ ５４．８５（ｋｇ·ｍ－２）≈０．５５（ｋＮ·ｍ－２）。 ２．２ 支架系统的风载荷计算 １）风振系数 βｚ选取。结合《光伏（ＰＶ）组件安全 鉴定》（ＩＥＣ６１７３０）［６］中对光伏组件能承受的风速要 求，按照瞬时风速与 １０ｍｉｎ平均风速的换算关系可 计算得到极大风载荷值［７］２２，查阅镇江地区气象资料， 可知 ５０年一遇基本风压 ω０为０．４５ｋＮ·ｍ－２，根据 《建筑结构载荷规范》（ＧＢ５０００９—２０１２），βｚ取 １．０。 ２）风载荷体型系数 μｓ选取。按《建筑结构载荷 规范》（ＧＢ５０００９—２０１２）表 ７．３．１第 ２９项目，工程 支架 倾 角 为 １５°，则 背 风 面 μｓ１ ＝ －１．３５，μｓ２ ＝ －０．５５；迎风面 μｓ３ ＝１．３５，μｓ４ ＝０．５５。 ３）风压高度系数 μｚ选取。工程所在地地面粗 糙度按 Ｂ级考虑，涉及建筑物最大高度为 ２０ｍ，按 照《建 筑 结 构 载 荷 规 范》（ＧＢ５０００９—２０１２）中 表 ７．２．１，μｚ取 １．２５。
镇江高专学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｎｊｉａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ
Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．３ Ｊｕｌｙ，２０１８
光伏电站支架系统的优化设计研究
光伏电站支架系统的优化设计研究
光伏电站支架系统的优化设计研究涉及到结构设计、材料选择、安装方案、地形适应性等多个方面。
以下是一些可能涉及到的优化设计研究内容：
1. 结构设计优化：
-支架类型：研究不同类型的支架结构，如固定支架、单轴/双轴追踪支架等，通过比较分析不同类型支架的稳定性、成本和适应性，选择最优设计方案。
-材料选择：研究支架所采用的材料，包括金属材料（如镀锌钢、铝合金）和复合材料，考虑其耐候性、承载能力和成本等因素，以实现材料的优化选择。
2. 基础设计优化：
-地基适应性：研究不同地形条件下的基础设计，包括土壤条件、地质特点等，优化基础类型和尺寸，确保支架系统在各种地形条件下都能稳定安装。
3. 光伏阵列布局优化：
-阵列间距设计：研究光伏板的布局方式，包括阵列间距、朝向角度等，以最大限度地提高光伏组件之间的太阳能利用率。
-阴影效应研究：通过模拟、实验等手段研究阴影对光伏板的影响，优化布局设计，减少阴影效应对发电量的影响。
4. 系统性能优化：
-风载荷和抗震设计：研究支架系统的抗风能力和抗震能力，优化结构设计，确保在恶劣气候条件下系统的稳定性和安全性。
-清洁维护考虑：研究支架系统的清洁和维护便捷性，优化设计以降低清洁维护成本和难度。
5. 成本与效益分析：
-成本优化：综合考虑材料成本、施工成本和运维成本等，进行成本效益分析，优化设计以降低总体投资成本。
-发电效率：通过优化设计提高光伏组件的发电效率，从而提高光伏电站的整体收益。
以上是光伏电站支架系统优化设计研究可能涉及到的一些建议内容，希望对您有所帮助。
优化设计研究需要综合考虑结构、材料、地形等多个因素，以实现光伏电站支架系统的高效、稳定和经济运行。
基于最优设计的屋面分布式光伏支架优化研究
基于最优设计的屋面分布式光伏支架优化研究随着全球能源需求的增加和对可再生能源的日益关注，光伏发电作为一种清洁能源形式得到了广泛应用。
而屋面分布式光伏系统作为光伏发电的一种形式，在城市等城镇居民住宅和商业建筑的屋顶上应用得越发普遍。
然而，当前存在的问题是光伏支架的设计和安装并未达到最优状态，导致光伏系统整体效率低下。
因此，本文将基于最优设计的原则，对屋面分布式光伏支架进行优化研究，以提高光伏发电系统的整体效益。
1. 研究背景近年来，太阳能光伏发电在我国得到了广泛的推广和应用。
屋面分布式光伏系统是其中一种常见的形式，其通过安装在建筑物屋顶上的光伏板将太阳光转化为电能。
然而，在屋顶安装光伏支架时，通常会面临一些设计和安装问题，如金属材质选择、支架角度优化、布局紧凑度等。
这些问题直接影响着光伏系统的发电效率和整体运行状态。
2. 金属材质选择光伏支架的材质选择是优化设计中至关重要的一步。
合理选择材料可以提高光伏支架的强度和稳定性，同时降低成本。
在研究中，我们着重考虑了材料的力学性能和耐腐蚀性能，并以寿命成本最小化为目标进行了优化。
最终，我们选择了xxx金属作为光伏支架的理想材料。
3. 支架角度优化光伏支架的角度是影响光伏发电效率的重要因素之一。
合理调整支架角度可以使光伏板充分接收更多的太阳辐射，提高发电效率。
基于这一原理，我们通过数值模拟和实验验证，得出了最佳的支架角度范围。
该角度范围应根据具体地理位置和季节特点进行调整，以获得最大的发电产能。
4. 布局紧凑度优化光伏支架的布局紧凑度对系统整体光伏发电效率有重要影响。
在布局紧凑的光伏支架中，光伏板之间的阴影相互减小，从而最大限度地减少了发电系统的阴影损失。
我们通过模拟和优化设计，确定了最佳布局紧凑度指标，以确保光伏系统能够在有限的屋顶空间内实现最大的发电效益。
5. 实施与效果评估为了验证基于最优设计的屋面分布式光伏支架的优化效果，我们在某市的居民住宅和商业建筑上进行了实际的安装和调试。
76m~2 太阳光伏系统支架结构的力学分析与设计优化
76m~2 太阳光伏系统支架结构的力学分析与设计优化摘要：随着社会的进步，新能源越来越受到重视，其中太阳能是最典型的。
太阳能发电始于20世纪50年代，当时美国科学家开发出了单晶硅太阳能电池。
在今天的能源消费中，太阳能在新能源中是不可或缺的一部分，是未来人类能源消费的重要来源。
因此，相关技术也越来越受到重视。
目前，太阳能光伏支架作为太阳能发电的重要组成部分正在我国逐步兴起，越来越受到人们的重视和使用。
关键词：光伏支架；校核分析；优化设计；我国经济的快速发展，能源在其中起着重要的作用，在人们的生存和发展中，能源是不可或缺的组成部分，在众多能源中可再生资源成为当前深受欢迎的一类资源。
在可再生的清洁能源中太阳能，现在已经得到广泛的应用，太阳能的利用是通过光伏发电技术，将光能转变为电能，进而实现太阳能的利用。
光伏发电在现实生活中有着积极的意义。
一、大型并网光伏电站系统的特点面对能源危机，想要解决经济发展和环境污染的问题，需要开发利用新的能源，太阳能是清洁能源，也是可再生能源，取之不尽用之不竭，为此可以大力的开发使用太阳能。
光伏发电作为清洁的可再生能源，具有独特的优势，有着非常广阔的发展前景。
从当前的时代发展、环境等现状进行分析，为了促进光伏发电技术的发展，需要对大型并网光伏电站系统的设计进行优化设计。
光伏电站系统在实际运行中体现出来的特点有：（1）随机性。
在实际工作中，可以发现光伏电站发电具有一定随机性，也正是因为光伏发电站的这个特征，在其工作的过程中无法对电力平衡进行有效的计划和调度，在实际的工作中，也无法实现离网独立运行。
（2）光伏电站系统的工作具有时间的限制。
根据光伏发电的特性，其工作需要有太阳辐射能支持，所以其工作只能在白天进行。
可以将光伏发电站的工作看作是随着太阳能的强弱变化而变化的，一般来讲光伏电站有效发电时间为上午九时至下午四时。
（3）受天气的影响。
从光伏发电站的工作原理上就可以看出，其工作将受到天气的严重影响，在其工作的过程中需要太阳能，受到雨雪雾云等天气因素影响时，其发电量将会出现严重的下降。
光伏电站支架系统的优化设计研究 桂晓刚
光伏电站支架系统的优化设计研究桂晓刚摘要：光伏发电场设计的重要组成部分就是光伏支架结构设计，而其设计原则目前国内缺乏相应的规范依据。
以现行其他规范为指导，参考国外其他规范的要求，建立了光伏支架结构计算的理论方法，并开发了相关的优化设计程序。
通过数值模拟验证，该程序准确度较好且偏于安全。
采用上述优化设计程序，对光伏组件的排布方式进行了经济性分析，并推荐了最优方案。
关键词：光伏电站；光伏支架；优化设计1光伏行业现状早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。
这种现象后来被称为"光生伏特效应"，简称"光伏效应"。
1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。
丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。
截至2011年底，中国共有电池企业约115家，总产能为36.5GW左右。
其中产能1GW以上的企业共14家，占总产能的53%；在100MW和1GW之间的企业共63家，占总产能的43%；剩余的38家产能皆在100MW以内，仅占全国总产能的4%。
规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。
国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。
中国太阳能光伏发电发展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。
2光伏支架概述目前，光伏支架常用模式有固定倾角模式和跟踪模式。
关于光伏支架结构优化设计的思考
关于光伏支架结构优化设计的思考发表时间：2017-09-11T15:23:06.297Z 来源：《防护工程》2017年第10期作者：冯涛[导读] 伴随着经济的发展，我们对能源的需求也在加大，能源危机不断出现。
信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司江苏省无锡市 214000 摘要：伴随着经济的发展，我们对能源的需求也在加大，能源危机不断出现。
在这个矛盾共同体的作用下，发展新能源势在必行，光伏发电作为世界上新能源发展的新趋势，它主要利用太阳能光伏发电系统为技术支持，通过光伏支架来保证光伏发电系统的安全、可靠、高效的运行，那么光伏支架作为光伏发电设计中的主要环节，既要考虑支架的硬度、柔韧性和可靠性等方面，又要尽可能的减少钢材的消耗，对整个系统的成本进行有效的控制，这些都是优化光伏支架结构中必须思考的问题。
关键词：光伏支架；结构优化；设计思考一、引言改革开放以来，产业化推动了市场经济的发展，各个行业对能源的需求也不断增加，我国资源匮乏，能源紧张的问题由来已久，大力开发光伏产业受到全社会的广泛关注，建设光伏发电站等工程项目得到国家的重视，光伏发电设计的主要就是光伏支架结构的设计，它在我国还处在初级阶段，如何优化光伏支架结构设计摆在我们科研部门的面前。
二、光伏电站的存在的现状（1）、由于光伏电站对光源的要求特别高，电站主要建造在一些地势比较高、非常荒凉的山地，交通特别不方便，我们的一些大型机械设备根本无法发挥作用，对施工单位安装光伏组件造成很大的难度。
我们常见的山地光伏电站，通常建在人迹罕至的高山，土地成本比较低，因此受外界的影响较小。
（2）、我国建造光伏电站主要是为了缓解能源紧张的现状，但山地光伏电站受自然条件的限制太多，电站的布局很难合理规划，同我们的沙漠光伏电站比较，山地光伏电站的地域局限性很大，造成建设的成本直线攀升，所以光伏支架结构优化设计只能是一纸空谈，相关的施工建设工作根本无从谈起。
光伏支架用钢量的优化设计研究
光伏支架用钢量的优化设计研究发布时间：2021-11-28T15:05:28.211Z 来源：《新型城镇化》2021年22期作者：付枭伟[导读] 因此我们有必要对光伏支架进行优化分析，降低光伏建设成本，引导光伏行业健康有序发展。
国核电力规划设计研究院有限公司北京 100095摘要：随着光伏产业的迅猛发展，光伏建设得到大规模推广，也不可避免地带来很多耗材的浪费。
为了有效降低光伏建设成本，我们有必要对光伏支架进行优化研究。
本文主要针对影响光伏支架用钢量的两大因素进行对比研究，通过建模计算，对比支架截面形式及钢材强度，为光伏支架的优化设计提出相应建议。
关键词：光伏支架；截面形式；钢材强度；1、引言随着化石能源的日益减少及全球对环境资源的愈发重视，习近平总书记在联合国大会上郑重提出我国将在2060年前实现碳中和的庄严承诺。
在3060碳排放的目标下，我国能源革命的大时代已经到来，做为新能源发电主力军的光伏产业也将迎来爆发式的增长。
随着光伏发电的普及推广，光伏支架也将大规模应用。
目前我国的主流光伏支架均采用钢结构形式，势必将带来钢材的大规模使用，但由于支架目前缺乏统一的计算模式，靠经验设计现象比较普遍，造成钢材大量浪费。
因此我们有必要对光伏支架进行优化分析，降低光伏建设成本，引导光伏行业健康有序发展。
2、光伏支架优化2.1光伏支架设计指标光伏支架的设计主要考虑光伏组件自重及风荷载雪荷载的影响，《光伏发电站设计规范》规定:（1）光伏支架承载力满足要求。
（2）风荷载取标准值或在地震作用下，支架的柱顶位移不应大于柱高的1/60。
（3）受弯构件的挠度容许值不应超过表2-1规定。
表2-1 挠度规定图2-1 光伏支架形式（1）支架截面形式不同的支架截面对应有不同的受力特性，由于光伏支架整体受力较小，参照《光伏支架结构设计规程》建议，可采用冷弯薄壁型钢或普通型钢进行设计。
不同的截面形式会带来钢材用量的差别，为了保证对比研究的准确性，在满足规范设计要求的前提下，尽量保证不同模型对应杆件的承载力计算一致。
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光伏电站支架系统的优化设计研究桂晓刚
发表时间：2019-05-17T16:06:31.043Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：桂晓刚
[导读] 摘要：光伏发电场设计的重要组成部分就是光伏支架结构设计，而其设计原则目前国内缺乏相应的规范依据。
(宁夏回族自治区电力设计院有限公司宁夏银川 750001)
摘要：光伏发电场设计的重要组成部分就是光伏支架结构设计，而其设计原则目前国内缺乏相应的规范依据。
以现行其他规范为指导，参考国外其他规范的要求，建立了光伏支架结构计算的理论方法，并开发了相关的优化设计程序。
通过数值模拟验证，该程序准确度较好且偏于安全。
采用上述优化设计程序，对光伏组件的排布方式进行了经济性分析，并推荐了最优方案。
关键词：光伏电站；光伏支架；优化设计
1光伏行业现状
早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。
这种现象后来被称为"光生伏特效应"，简称"光伏效应"。
1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。
丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。
截至2011年底，中国共有电池企业约115家，总产能为36.5GW左右。
其中产能1GW以上的企业共14家，占总产能的53%；在100MW和1GW之间的企业共63家，占总产能的43%；剩余的38家产能皆在100MW以内，仅占全国总产能的4%。
规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。
国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。
中国太阳能光伏发电发展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。
2光伏支架概述
目前，光伏支架常用模式有固定倾角模式和跟踪模式。
由于跟踪模式投资较大，占地面积是固定倾角模式的2倍左右，考虑到系统的可靠性、经济性和维护性，光伏电站普遍采用固定倾角模式。
通过对甘肃地区多个光伏电站进行调研发现，固定倾角模式光伏支架主要存在以下问题：1)光伏支架设计复杂、连接部件多；2)钢材使用量大；3)施工安装工作量大；4)支架安装困难；5)对场平要求较高；6)组件角度不可调节。
2光伏支架的选择光伏支架的设计原则是结构稳固、质量最小。
查阅资料，镇江地区光伏支架系统的最佳倾角为30°，以此进行支架的抗风计算，合格的支架系统的砼支墩应不小于400mm×400mm×400mm，砼支墩横向间距(支架的跨度)小于等于2m。
这样的支架系统恒载荷很大，会大幅减少建筑物的载荷安全余量，需要进一步优化，以提高建筑物的安全系数。
减少支架系统砼支墩质量的最好办法是缩小支架的倾角，这样，组件背面风力的倾覆力矩会变小。
3新型支架方案
在对光伏支架做了大量研究的基础上，本文提出了一种可调节光伏支架方案，具体包括光伏组件与支架。
其中，支架包括斜置框架、前支腿、后支腿、斜撑、前支架基础与后支架基础。
后支腿包括上部后支腿与下部后支腿，上部后支腿的下部设有数个定位孔，下部后支腿上部设有数个连接孔，连接螺栓通过定位孔、连接孔将上部后支腿与下部后支腿相连接；下部后支腿底部埋置于后支架基础，前支腿底部埋置于前支架基础，上部后支腿上端与前支腿上端通过螺栓与斜置框架连接，光伏组件通过螺栓安装于斜置框架上面，斜撑一端与斜置框架连接，另一端经连接螺栓安装在后支腿。
前支架基础与后支架基础为下部大、上部小的圆台形，形成倒圆锥体基础，增加了基础的抗拔力，可适应西北地区风大的恶劣环境条件。
为便于安装及实现各连接部件角度及位移的变化，与上部后支腿连接部位的斜置框架上设有条形孔。
主要部件的功能阐述：1)前支腿：对光伏组件起支撑作用，根据光伏组件最小离地间隙确定高度，工程实施中直接预埋于前支架基础中。
2)后支腿：对光伏组件起支撑及调节倾角的作用，通过连接螺栓与不同的连接孔、定位孔相连接，实现后支腿高度的变化；下部后支腿预埋于后支架基础中，取消法兰盘、螺栓等连接材料的使用，大幅减少了工程投资及施工量。
3)斜撑：对光伏组件起辅助支撑作用，增加了光伏支架的稳定性、刚度与强度。
4)斜置框架：光伏组件的安装主体。
5)连接件：前后支腿、斜撑、斜置框架均采用U型钢材，各部位之间的连接均采用螺栓直接固定，取消了常规的法兰盘、减少了螺栓使用量，减少了投资及施工量。
斜置框架与后支腿上部分、斜撑与后支腿下部分的连接部位均采用条形孔。
调节后支腿高度时，需将各连接部位的螺栓松动，即可实现后支腿、前支腿与斜置框架的连接角度变化；斜撑和斜置框架的位移增量通过条形孔实现。
6)支架基础：采用钻孔混凝土浇筑式，实际工程中，钎杆变长有抖动现象，实际上是非钢体，所以浇筑混凝土形成倒圆锥体基础，增加了基础的抗拔力，能较好满足西北地区风大的恶劣环境条件。
4跟踪支架在光伏项目中的应用
光伏发电采用太阳能跟踪系统的发电量高于采用固定支架的发电量，同时光伏电池跟踪支架的不同，直接影响光伏发电的效率。
针对分布式光伏项目的不同，选择与之相相适应的光伏电池跟踪支架，可大幅度提高光伏发电效率，综合度电成本比采用固定支架方案更低，同时还可缩短光伏项目的投资回收期。
分布式光伏项目包括屋顶光伏、水上光伏、林光互补光伏电站和渔光互补光伏电站等。
针对不同的光伏项目，光伏跟踪支架可依据以下影响因素加以选择。
(1)占地面积。
采用不同型式的跟踪支架，占地面积不同。
固定支架的占地面积最小，其次分别为水平单轴支架和倾斜单轴支架，并且倾斜角度越大，相应的占地面积也越大。
占地面积最大的为双轴跟踪支架。
一般而言，单轴跟踪电站占地是固定支架电站的1.5倍，双轴跟踪电站是固定支架电站的２倍多。
故对于租地成本有要求的分布式光伏项目，应考虑不同型式的跟踪支架所需的占地面积因素，可选择固定支架、水平单轴支架或者倾角较小的倾斜单轴支架等占地面积较小的支架类型，尽量不采用双轴支架或大倾角的倾斜单轴支架。
（2）光伏发电量。
采用不同型式的光伏跟踪支架，光伏发电量有一定的差异。
以西北某省的分布式光伏电站实测数据为例，采用固定光伏支架在夏季时发电量较大，而在其他季节发电量较小；采用其他三种跟踪支架在春、秋、冬三个季节的发电量都比采用固定光伏支架时大，跟踪效果明显；采用双轴跟踪支架的发电量高于单轴支架，因为双轴跟踪支架跟踪了太阳入射角的变化，这种方式对发电量的提高最为显著。
结语
分布式光伏项目能大幅减少发电厂把电能传输给用户时的线路传输损耗，有益于社会能源健康发展。
光伏支架的优化设计能够在充分利用太阳能资源的同时满足安全和经济投资需要。
参考文献:
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[2]王之宇，郭家林，刘永亮．太阳能光伏支架受力特征有限元分析［J］．商洛学院学报，2016(6):39-42.
[3]吕宏伟，李新忠．太阳能光伏支架结构风载取值分析［Ｊ］．西北水电，２０１２（５）：８５－８７．
[4]吴兴全.随地形自适应可调节光伏电站组件支架[P].中国:ZL201420533941.7,2015-01-14.。