CN105007033A - 适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架，属于光伏组件技术领域，用于将光伏组件（100）固定于安装面（101）上，包括：设置于安装面（101）上的一组立柱（1）以及设置于立柱（1）上的一组梁（2），所述光伏组件（100）安装在梁（2）上，其特征在于：光伏组件（100）弹性地设置在梁（2）上，和/或，立柱（1）弹性地设置在安装面（101）上。本发明通过将光伏组件弹性地设置在支架的梁上，和/或，将支架的立柱弹性地设置在安装面上，利用弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，减轻由于支架变形对光伏组件的损害，避免光伏组件内电池片产生隐裂。

Description

适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架

技术领域

本发明涉及一种光伏组件的安装支架，尤其涉及一种适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架，属于光伏组件技术领域。

背景技术

大型地面光伏电站由许多单元方阵组成，单元方阵由光伏支架及光伏组件构成，其核心元件为光伏组件。支架作为光伏组件的固定平台，需具有足够的安全性、适用性、耐久性，即需要具有足够满足承受各种组件表面传来荷载结构强度，具有足够的强度来承受组件表面传来的各种工况下荷载的作用，满足支架结构规定变形及保证该变形不能引起光伏组件产生附加应力，以此来保证安装在支架上光伏组件正常运行不被损坏，保证光伏组件在寿命周期内稳定运行，多向电网输送清洁电能。然而，近年来，光伏行业加工技术的逐渐提高，使得光伏组件中的电池片厚度加工的越来越薄。加上厂家为了降低材料成本，组件边框截面也在不断减小，使得组件的机械强度变弱。因此，方阵支架平台应具有足够强度及抗变形能力，才能满足光伏组件安全运营环境要求。

另一方面，随着社会对清洁能源日益重视，国内光伏电站发展迅猛，加之光伏电站占地面积大的特点，目前许多光伏电站建在光照较好的沙漠，滩涂，荒山，煤矿塌陷区等复杂地质条件地区。这些地区由于地层不均匀或地基较软等原因导致光伏方阵支架桩基础不均匀沉降，桩基沉降使支架平台结构中产生的次内力，与结构中原应力产生不利叠加，沉降轻的造成支架结构扭曲变形，沉降严重的造成支架平台中构件损坏，使安装在支架平台上的组件中的电池片产生隐裂，严重的直接将光伏组件损坏，给光伏电站运行带来严重隐患。此外，在桩基础施工过程中，施工单位对基础材料及施工质量控制不严，也是桩基础沉降的重要原因。事实上目前国内有许多在易发生基础沉降地基场地建成光伏电站，就出现了光伏组件损坏或电池片隐裂。

此外，光伏组件一般安装在建筑物顶部或空旷的野外，与安装场地呈一定角度地安装，地势高或无遮挡，当较大的风力吹过光伏阵列时，在光伏组件上会形成较大的风荷载作用，组件表面受到较大的冲击力使组件中的电池片产生隐裂的问题，如何有效地缓解风荷载对组件的冲击力成为太阳能组件安装的主要研究课题之一。

发明内容

本发明针对现有技术中，由于地基不均匀沉降造成光伏组件损坏或电池片产生隐裂，给光伏电站后期运营带来严重危害的技术问题，提供一种适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架，解决软弱地基场地方阵支架桩基础沉降导致支架平台结构中产生的次内力给光伏组件带来的危害；同时，解决组件在受到较大风荷载作用时，组件表面受到较大冲击力使组件中电池片产生隐裂的问题。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架，用于将光伏组件（100）固定于安装面（101）上，包括：设置于安装面（101）上的一组立柱（1）以及设置于立柱（1）上的一组梁（2），所述光伏组件（100）安装在梁（2）上，其特征在于：光伏组件（100）弹性地设置在梁（2）上，和/或，立柱（1）弹性地设置在安装面（101）上。本发明通过将光伏组件弹性地设置在支架的梁上，和/或，将支架的立柱弹性地设置在安装面上，利用弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，利用弹性变形来吸收光伏组件受到的较大冲击力；减轻由于支架变形对光伏组件的损害，避免光伏组件内电池片产生隐裂。

进一步地，所述梁（2）包括斜梁（21）和横梁（22），斜梁（21）与立柱（1）连接，横梁（22）与斜梁（21）连接，光伏组件（100）设置于横梁（22）上，光伏组件（100）与横梁（22）之间设置有弹性件（3）。通过弹性件的弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，利用弹性变形来吸收光伏组件受到的较大冲击力，减轻由于支架变形对光伏组件的损害，避免光伏组件内电池片产生隐裂；另外，当光伏组件正面风荷载作用时，组件受到风力传递到横梁产生形变，横梁变形引起弹性件压缩或松开，使组件与横梁连接处于一定自由状态，这样组件由横梁变形导致的对组件影响减小，进而有效地减小由于横梁的变形对光伏组件产生的次应力；反面受到较大风荷载作用时弹性件被压缩，可减轻背面风荷载对光伏组件冲击。

进一步地，所述立柱（1）通过预设的灌注桩（4）连接于安装面（101）上，灌注桩（4）上预埋有U形件（41），在立柱（1）的底部末端形成立柱底板（11），立柱（1）通过立柱底板（11）安装在U形件（41）上，立柱底板（11）与U形件（41）之间设置有弹性件（3）。通过弹性件的弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，当单元方阵中某个灌注桩的基础发生沉降，其他桩基础弹性元件将被压缩吸收掉沉降产生的部分应力，减少梁结构受到的次应力，减轻梁结构变形；从而减轻由于支架变形对光伏组件的损害；另外当光伏组件表面受到较大荷载冲击，弹性元件将被压缩起到缓冲作用，减轻光伏组件表面受到冲击力。

进一步地，所述立柱（1）通过预设的钢管桩（5）连接于安装面（101）上，在立柱（1）底部末端附近设置有立柱底座（12），钢管桩（5）上设置有法兰盘（51），立柱（1）的末端套设在钢管桩（5）内，立柱底座（12）与法兰盘（51）之间通过螺栓连接且立柱底座（12）与法兰盘（51）之间设置有弹性件（3）。通过弹性件的弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，当单元方阵中某个钢管桩的基础发生沉降，其他桩基础弹性元件将被压缩吸收掉沉降产生的部分应力，减少梁结构受到的次应力，减轻梁结构变形；从而减轻由于支架变形对光伏组件的损害；另外当光伏组件表面受到较大荷载冲击，弹性元件将被压缩起到缓冲作用，减轻光伏组件表面受到冲击力。

进一步地，所述弹性件（3）为具有一定强度的弹簧或橡胶块。在满足弹性变形的同时，具有足够的刚性，能承受雪荷载及一定风荷载要求，保证支架结构在达到较大规定荷载条件时，弹性件才起作用。

进一步地，所述每一根横梁（22）分别包括左横梁（22a）和右横梁（22b），左横梁（22a）和右横梁（22b）之间通过一连接板（22c）铰接，左横梁（22a）和右横梁（22b）上分别设置有光伏组件（100）且左横梁（22a）和右横梁（22b）的交界处不设置有光伏组件。将每一根支架横梁分为两段，并通过铰接连接，安装时，光伏组件不跨接在两段横梁中间，通过将一个单元方阵分为两个相对独立的小单元，当某个桩基础出现沉降，仅影响到横梁而不影响到另一个小单元其他构件，而不跨到另一小单元的横梁上，由于每个小单元相当与单跨结构，桩基础沉降对支架结构增加的次应力很小，从而有效地减少了基础沉降对光伏组件的影响。

进一步地，在所述斜梁（21）与立柱（1）之间还设置有斜撑（23）。斜撑可加固立柱对梁的支撑作用，使支架中的梁结构更加稳固。

进一步地，在所述立柱（1）与安装面（101）的连接处设置有用于标识立柱高度的标识线（ 6）。不稳定软土地质基础，产生不均匀沉降每年都会发生，桩基础沉降量一年年累积将会到达很大，沉降量愈大对支架结构产生的次应力叠加也愈严重，对安装在上面光伏组件将会造成严重影响，通过在立柱上设置标识高度的标识线，可定期检测桩基础沉降值，使支架在沉降值较小情况下就对支架立柱高度进行调整，恢复到原来结构状态，定期调整时间根据地质稳定性状况确定，从而尽量使桩基础沉降符合支架结构所允许范围内。

进一步地，在所述立柱（1）上设置有可调节立柱高度的高度调节件（7）。根据沉降情况调整立柱安装在桩基础上的高度，使其恢复到原来结构状态，从而尽量使桩基础沉降符合支架结构所允许范围内。

进一步地，所述高度调节件（7）为套设在立柱（1）上的套管，且在立柱（1）上沿长度方向开设有一组腰形孔（13），对应地，在高度调节件（7）上沿长度方向开设有一组圆孔（71），高度调节件（7）与立柱（1）通过穿设于该些孔的螺栓连接。通过立柱上腰孔及高度连接件上圆孔对立柱进行高度调整，结构简单，效果好。

综上，本发明的适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架，通过通过弹性件的弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，减轻梁结构变形，从而减轻由于支架变形对光伏组件的损害；同时，可有效地减轻光伏组件表面受到的荷载冲击， 减少组件中电池片在恶劣环境下可能发生的隐裂；提升了光伏组件的稳定性和耐久性。

附图说明

图1-7示意性地表示了本发明实施例1的结构，其中，

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2-3为本发明实施例1中立柱与灌注桩的结构示意图；

图4-7为本发明实施例1中光伏组件与横梁的结构示意图；

图8-10示意性地表示了本发明实施例2的结构，其中，

图8为本发明实施例2的整体结构示意图；

图9-10为本发明实施例2中立柱与钢管桩的结构示意图；

图11-13示意性地表示了本发明实施例3的结构，其中，

图11为本发明实施例3的整体结构示意图；

图12-13为本发明实施例3中横梁与连接板的结构示意图；

图14-16示意性地表示了本发明实施例4的结构，其中，

图14为本发明实施例4的整体结构示意图；

图15为本发明实施例4中立柱标识线的示意图；

图16为本发明实施例4中高度调节件的结构示意图；

其中，1为立柱，11立柱底板，12立柱底座，13腰形孔；2为梁，21为斜梁，22为横梁，22a为左横梁，22b为右横梁，22c为连接板，23为斜撑；3为弹性件，4为灌注桩，41为U形件；5为钢管桩，51为法兰盘6为标识线，7为高度调节件，71为圆孔，100为光伏组件，101为安装面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，本发明中与现有技术相同的部分将参考现有技术。

实施例1：

如图1-8所示，本发明的适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架，用于将光伏组件100固定于安装面101上，包括：设置于安装面101上的一组立柱1以及设置于立柱1上的一组梁2，所述光伏组件100安装在梁2上，光伏组件100弹性地设置在梁2上，同时，立柱1弹性地设置在安装面101上。安装面在此泛是指安装光伏组件的场地，可以为平面，也可以为坡面，本发明对此并无限定。

具体地，如图1-2所示，梁2包括斜梁21和横梁22，斜梁21与立柱1连接，横梁22与斜梁21连接，光伏组件100设置于横梁22上，斜梁21与立柱1之间还设置有斜撑23。

如图2所示，立柱1通过预设的灌注桩4连接于安装面101上，灌注桩4上预埋有U形件41，在立柱1的底部末端形成立柱底板11，立柱1通过立柱底板11安装在U形件41上，立柱底板11与U形件41之间设置有弹性件3。此处的弹性件3应为刚性弹性件，可以为具有一定强度的弹簧或橡胶块，弹性件需要一定刚性，能承受雪荷载及一定风荷载要求，保证支架结构在达到较大规定荷载条件弹性元件才起作用；图2和图3分别示出了弹性件为橡胶块和弹簧的结构示意图。

优选地，如图4所示，在光伏组件100与横梁22之间也设置有弹性件3；图5-7分别示出了光伏组件100与横梁22之间设置蝶形弹簧、橡胶垫以及弹簧具体的结构示意图。

通过弹性件的弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，当单元方阵中某个钢管桩的基础发生沉降，其他桩基础弹性元件将被压缩吸收掉沉降产生的部分应力，减少梁结构受到的次应力，减轻梁结构变形；从而减轻由于支架变形对光伏组件的损害；另外当光伏组件表面受到较大荷载冲击，弹性元件将被压缩起到缓冲作用，减轻光伏组件表面受到冲击力。

实施例2：

如图8-10所示本实施例与实施例1的不同之处在于，立柱1通过预设的钢管桩5连接于安装面101上，在立柱1底部末端附近设置有立柱底座12，钢管桩5上设置有法兰盘51，立柱1的末端套设在钢管桩5内，立柱底座12与法兰盘51之间通过螺栓连接且立柱底座12与法兰盘51之间设置有弹性件3，本实施例中，弹性件3为弹簧。

图9示出了本实施例中立柱1与钢管桩5之间设置弹簧的结构示意图，图10示出了本实施例中立柱底座的结构示意图。

同样地，本实施例也是通过弹性件的弹性变形来吸收由于基础不均匀沉降在支架构件中产生的部分应力，缓解由此引起的支架构件变形，当单元方阵中某个钢管桩的基础发生沉降，其他桩基础弹性元件将被压缩吸收掉沉降产生的部分应力，减少梁结构受到的次应力，减轻梁结构变形；从而减轻由于支架变形对光伏组件的损害；另外当光伏组件表面受到较大荷载冲击，弹性元件将被压缩起到缓冲作用，减轻光伏组件表面受到冲击力。

实施例3：

如图11-13所示，本实施例是在实施例1和实施例2的基础上的进一步改进，具体为：每一根横梁22分别包括左横梁22a和右横梁22b，左横梁22a和右横梁22b之间通过一连接板22c铰接，左横梁22a和右横梁22b上分别设置有光伏组件100且左横梁22a和右横梁22b的交界处不设置有光伏组件。如图11所示，本实施例中单元方阵选用八根桩基础（南北四对），光伏组件与横梁采用螺栓连接，其中支架横梁一根分为两段，中间连接为铰接连接，光伏组件不能跨接在两段中间。

将每一根支架横梁分为两段，并通过铰接连接，安装时，光伏组件不跨接在两段横梁中间，通过将一个单元方阵分为两个相对独立的小单元，当某个桩基础出现沉降，仅影响到横梁而不影响到另一个小单元其他构件，而不跨到另一小单元的横梁上，由于每个小单元相当与单跨结构，桩基础沉降对支架结构增加的次应力很小，从而有效地减少了基础沉降对光伏组件的影响。

实施例4：

如图14-16所示，本实施例是在实施例1-3的基础上的进一步改进，具体为：在所述立柱1与安装面101的连接处设置有用于标识立柱高度的标识线 6；同时，在立柱1上设置有可调节立柱高度的高度调节件7，高度调节件7为套设在立柱1上的套管，且在立柱1上沿长度方向开设有一组腰形孔13，对应地，在高度调节件7上沿长度方向开设有一组圆孔71，高度调节件7与立柱1通过穿设于该些孔的螺栓连接。

当单元方阵支架都安装完成后，将方阵中若干根立柱按同一水平标高设置标识线 6，在规定的沉降检测调整期内，按照原来立柱标识进行桩基础沉降值测量，如确定好桩基础已下沉量，根据沉降情况调整立柱安装在桩基础上的高度，使其恢复到原来结构状态，从而尽量使桩基础沉降符合支架结构所允许范围内；通过立柱上腰孔及高度连接件上圆孔对立柱进行高度调整，结构简单，效果好。

当然，本发明还有其他实施方式，上文所列仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种适用于易发生基础沉降地基场地的光伏组件安装支架，用于将光伏组件（100）固定于安装面（101）上，包括：设置于安装面（101）上的一组立柱（1）以及设置于立柱（1）上的一组梁（2），所述光伏组件（100）安装在梁（2）上，其特征在于：光伏组件（100）弹性地设置在梁（2）上，和/或，立柱（1）弹性地设置在安装面（101）上。

2.根据权利要求1所述的光伏组件安装支架，其特征在于：所述梁（2）包括斜梁（21）和横梁（22），斜梁（21）与立柱（1）连接，横梁（22）与斜梁（21）连接，光伏组件（100）设置于横梁（22）上，光伏组件（100）与横梁（22）之间设置有弹性件（3）。

3.根据权利要求1所述的光伏组件安装支架，其特征在于：所述立柱（1）通过预设的灌注桩（4）连接于安装面（101）上，灌注桩（4）上预埋有U形件（41），在立柱（1）的底部末端形成立柱底板（11），立柱（1）通过立柱底板（11）安装在U形件（41）上，立柱底板（11）与U形件（41）之间设置有弹性件（3）。

4.根据权利要求1所述的光伏组件安装支架，其特征在于：所述立柱（1）通过预设的钢管桩（5）连接于安装面（101）上，在立柱（1）底部末端附近设置有立柱底座（12），钢管桩（5）上设置有法兰盘（51），立柱（1）的末端套设在钢管桩（5）内，立柱底座（12）与法兰盘（51）之间通过螺栓连接且立柱底座（12）与法兰盘（51）之间设置有弹性件（3）。

5.根据权利要求1所述的光伏组件安装支架，其特征在于：所述弹性件（3）为具有一定强度的弹簧或橡胶块。

6.根据权利要求1所述的光伏组件安装支架，其特征在于：所述每一根横梁（22）分别包括左横梁（22a）和右横梁（22b），左横梁（22a）和右横梁（22b）之间通过一连接板（22c）铰接，左横梁（22a）和右横梁（22b）上分别设置有光伏组件（100）且左横梁（22a）和右横梁（22b）的交界处不设置有光伏组件。

7.根据权利要求6所述的光伏组件安装支架，其特征在于：在所述斜梁（21）与立柱（1）之间还设置有斜撑（23）。

8.根据权利要求1所述的光伏组件安装支架，其特征在于：在所述立柱（1）与安装面（101）的连接处设置有用于标识立柱高度的标识线（ 6）。

9.根据权利要求1所述的光伏组件安装支架，其特征在于：在所述立柱（1）上设置有可调节立柱高度的高度调节件（7）。

10.根据权利要求9所述的光伏组件安装支架，其特征在于：所述高度调节件（7）为套设在立柱（1）上的套管，且在立柱（1）上沿长度方向开设有一组腰形孔（13），对应地，在高度调节件（7）上沿长度方向开设有一组圆孔（71），高度调节件（7）与立柱（1）通过穿设于该些孔的螺栓连接。