（中国水利水电第四工程局有限公司 甘肃永靖 731600）
摘要：太阳能是一种无污染、纯绿色、利用性高、性价比合理的新型能源，使用非常广泛，只要有充分太阳光的地方都可以应用。目前我国大力发展光伏电站新能源，特别在高原地区，太阳光充足、电力不足情况下特别适用于光伏电站。本文主要阐述了一种可调式组件支架，有效解决了不同纬度地区太阳能电池板与光照角度可调的关键控制措施，实际应用效果良好；起到了施工方便、安全可靠，提高生产效率，降低了成本，大大提高了太阳能利用率。
关键词：可调 光伏 支架
引言
太阳能资源丰富、分布广泛，是最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，利用太阳能光伏发电技术、为人类创造洁净的可再生能源是未来的大趋势，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴能源行业。目前，光伏支架一般采用固定式或者跟踪式两种光伏支架，固定式光伏支的发电系统，因为各地的支架倾角不同，造成各地的支架结构不同，不能形成标准化的批量生产。一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。跟踪式光伏支架基本实现太阳能电池板时刻正对太阳，但由于成本和费用比较昂贵，不够经济一般使用较少。为解决上述问题，研制出一种可调节光伏支架，每组支架包括地桩及由横梁、前立柱、后立柱和斜撑组成的光伏支架。此种可调节光伏支架结构简单、经济实惠、安装方便，不但不受地域（纬度）的影响，而且可以保证较高的发电率，提高发电总量。
1、光伏支架载荷分析
支架强度主要包括计算固定载荷（组件自身重量及其他）、风载荷及雪载荷，风载荷是指从支架前面吹来（顺风）的风压及从支架后面吹来（逆风）的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量，支撑臂的压曲（压缩）以及拉伸强度和正常的地面、屋顶震动、沉降引起的结构变化。
1.1 积雪载荷受力分析
积雪载荷负重如公式1-1所示：
S=Cs*P*Zs*As （1-1）
其中S为积雪荷重，Cs为坡度系数，P为雪的平均单位质量（相当于积雪1cm的质量，面积为1m²的质量）一般的地方19.6N以上，多雪区域为29.4N以上。Zs为地上垂直最深积雪量（cm），As为积雪面积。太阳能电池阵列列面的设计用积雪量设定为地上垂直最深的积雪量（Zs），但是，经常扫雪而积雪量减少的场合，根据状况可以减少Zs值。其中坡度系数如表1所示。
2.2附图说明
图中：1—地桩 2—斜撑卡箍 3—后立柱 4—斜撑 5—螺栓 6—横梁 7—檩条 8—前立柱 9—密封橡胶圈 10—顶紧螺栓 11—贯穿螺栓 12—连接耳板 13—纵向连接钢索 14—太阳能光伏电池板。
2.3结构说明
如图1~6所示，该可调节光伏支架，它由两端部相邻支架通过纵向连接钢索13连接的数组支架组成；每组支架包括地桩1及由横梁6、前立柱8、后立柱3和斜撑4组成的光伏支架；横梁6的顶部均布有数个檩条7，底部的两端分别设有前立柱8、后立柱3，其中部设有斜撑4，该斜撑4的一端与后立柱3相连；前立柱8和后立柱3分别与螺旋地桩1的上端部相连；数个檩条7中的相邻檩条通过连接板连接在一起。
前立柱8或后立柱3的直径小于螺旋地桩1桩体的直径，且前立柱8或后立柱3与螺旋地桩1端部之间均设有密封橡胶圈9。
前立柱8或后立柱3的下端沿高度方向设置有若干安装螺栓孔Ⅰ，该若干安装螺栓孔Ⅰ内设有贯穿螺栓11、顶紧螺栓10，并通过贯穿螺栓11、顶紧螺栓10与螺旋地桩1相连。
后立柱3的靠下位置设有与斜撑4连接的圆孔，其在垂直于横截面的方向设置有纵向钢索撑连接孔，该纵向钢索撑连接孔设有纵向连接钢索13；圆孔内设有斜撑卡箍2。
地桩1的上部分别设有安装螺栓孔Ⅱ和3个顶紧螺栓孔；安装螺栓孔Ⅱ为螺旋地桩1桩体横截面直径处的圆通孔，该圆通孔两外侧设有加强板； 3个顶紧螺栓孔设在螺旋地桩1桩体圆周横截面上，并按相邻孔在圆周沿120°均布布置，且3个顶紧螺栓孔外侧固定有螺母；安装螺栓孔Ⅱ和3个顶紧螺栓孔分别与若干安装螺栓孔Ⅰ相匹配。
横梁6底部的两端分别设有连接耳板12，该连接耳板12上设有连接孔；连接耳板12通过穿过连接孔的螺栓5与前立柱8、后立柱3相连。
3、使用方式
使用时，在檩条7上通过连接件固定太阳能光伏电池板14。根据不同季节，通过调节贯穿螺栓11安装位置调整最佳的支架倾角，使电池板接受最大面积的太阳光照射，最后将顶紧螺栓10顶紧。支架的前立柱8、后立柱3底端高度根据需要确定，通过贯穿螺栓11与螺旋地桩1连接，并通过顶紧螺栓10将其固定牢靠，不发生活动。
4、结束语
该可调节光伏支架通过采用调节地面光伏支架并与地桩连接的相对位置，形成立柱与地桩上下可调形式，实现调节前后立柱相对高度差，从而调整太阳能光伏电池板支架的得到最佳的倾斜角度，使其接受最大面积的太阳光照射，使得太阳能组件的发电效率最大化，提高年发电率，同时该可调节光伏支架结构简单、经济实惠、安装方便，便于规模化生产。
参考文献
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[5]陈天富，冯贤桂编著.材料力学.重庆:重庆大学出版社.
论文作者:梁加虎,徐龙国
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
标签：立柱论文; 支架论文; 螺栓论文; 光伏论文; 太阳能论文; 电池板论文; 积雪论文; 《电力设备》2017年第6期论文;