CN114499361A - 一种环形光伏支架系统及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形光伏支架系统及其安装方法，针对光伏支架在建设时需建设边锚结构的问题，提供了以下技术方案，包括水平设置于空中的环形主梁，环形主梁通过多个与环形主梁连接的立柱架设于地面，环形主梁的内圈空间设置有多组互相平行且两端与环形主梁连接的用于安装光伏组件的纬索，主梁的内圈空间沿垂直于纬索的方向设置多根两端与环形主梁连接的用于承重的经索，经索呈拱形，经索与纬索之间通过连接组件连接。本发明提供的环形光伏支架系统，其水平方向受到的合力为零，因此无需建设边锚结构，且这种环形光伏支架系统土地利用率高，发电效率高，这种环形光伏支架系统的安装方法简单，安装速度快，无需建设边锚，与现有技术相比建造成本低。

Description

一种环形光伏支架系统及其安装方法

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，更具体地说，它涉及一种环形光伏支架系统及其安装方法。

背景技术

光伏发电有安全、清洁、广泛、资源充足等特点,对提升发电的长久性和安全性具有重要意义。 无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。

近年来，为适应特殊架设环境，柔性光伏支架越来越受到青睐。

目前，申请公布号为CN109921724A的中国专利公开了一种柔性光伏支架，它包括光伏组件、柔性支承件和一对平行设置的刚性支承件，刚性支承件由立柱、主梁、主支撑柱和斜支撑柱组成；第一立柱长于第二立柱，第一立柱和第二立柱间隔设置在主梁上侧；第一柔性支承件和第二柔性支承件张拉后两端分别固定在第一立柱和第二立柱上，第一柔性支承件和第二柔性支承件组成的平面与地面形成一定的倾角；光伏组件间隔固定在第一柔性支承件和第二柔性支承件上；主支撑柱固定在主梁下侧，斜支撑柱设于主支撑柱相对一侧并倾斜于主支撑柱。

这种柔性光伏支架虽然结构简单，机械强度高，但是其在建设过程中，需要搭设斜支撑柱作为边锚结构，需要占用一定的空间，会造成土地资源利用率的下降，且在将设施时对土地面积的要求较高。因此，这种柔性光伏支架具有一定的改进空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环形光伏支架系统，具有在建设时无需搭建边锚结构，土地利用率高的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种环形光伏支架系统，包括水平设置于空中的环形主梁，环形主梁通过多个与环形主梁连接的立柱架设于地面，环形主梁的内圈空间设置有多组互相平行且两端与环形主梁连接的用于安装光伏组件的纬索，主梁的内圈空间沿垂直于纬索的方向设置多根两端与环形主梁连接的用于承重的经索，经索呈拱形，经索与纬索之间通过连接组件连接。

采用上述技术方案，光伏组件安装于纬索后，纬索对光伏组件起一个固定作用，与纬索连接的经索起一个支撑作用，由于经索呈拱形，在矢高作用下，多条经索和纬索对于环形主梁的作用合力位于环形主梁的几何中心处，水平方向上的拉力抵消，环形主梁收到合力向下，水平方向上无拉力，因此在架设光伏支架时无需在地面打入固定杆拉设斜拉索，有助于提高光伏支架在安装时的便利性，且不受场地的限制，由于无需建设斜拉索等边锚措施，整个环形光伏支架系统的占地面积能够大幅度减小，便于最大化利用空间，提高区域内整体的光伏发电量，大大区域整体内的提高光伏发电效率，同时在面积较小的区域内也能够建设环形光伏支架系统，降低光伏支架系统对土地面积的要求。

进一步，环形主梁的形状为圆形、椭圆形、正多边形中的一种。

采用上述技术方案，环形主梁采用圆形、椭圆形、正多边形等中心对称结构，便于确定环形主梁的几何中心，有助于简化计算量，快速确定经索、纬索的安装位置，有助于提高安装速度，减小安装难度。

进一步，纬索包括与环形主梁连接且互相平行的上索和下索，光伏组件的两端分别固定连接于上索和下索。

采用上述技术方案，设置上索和下索，有助于提高纬索对于光伏组件固定的牢固程度，防止光伏组件在风力作用下发生晃动，便于提高环形光伏支架系统的整体抗风能力，有助于环形光伏支架系统损坏的可能性，提高环形光伏支架系统建设完成以后的运行稳定性。

进一步，上索连接于环形主梁的上侧，下索安装于环形主梁的下侧，上索和下索形成的斜面与水平面的夹角为5°～50°。

采用上述技术方案，光伏组件能够之间安装在上索和下索上，而无需再夹装倾斜支架，能够进一步增强环形光伏支架系统整体的连接紧密度和牢固度，进一步提高抗风能力，且设置5°～50°的倾斜角度有助于使上索和下索上安装的光伏组件的倾斜度能够位于最佳的光照角度，有助于提高光伏组件的发电效率，提高光照利用率。

进一步，连接组件包括垂直上索和下索设置且两端分别与上索和下索连接的连接杆，连接杆的两端分别连接第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆和第二支撑杆的两端互相连接且连接点与经索连接。

采用上述技术方案，连接杆与第一支撑杆和第二支撑杆能够形成一个三角形框架，有助于增强连接组件的机械强度，减少连接组件的材料使用量，便于实现组件轻量化，减少经索、纬索及连接组件对于环形主梁的重量负荷，同时由于三角形连接结构，能够增强经索与纬索的连接强度，进一步提高抗风能力。

进一步，经索沿南北方向设置，纬索沿东西方向设置。

采用上述技术方案，便于使光伏组件安装于纬索后，能够朝向南方，使光伏组件能够位于最佳的太阳照射位置，有助于提高光伏组件的太阳直射时间，有助于提高光伏组件的发电效率，提高单位时间内光伏组件的发电量。

进一步，立柱为一体成型的预应力管桩、方钢管、圆钢管、H型钢中的一种或多种。

采用上述技术方案，采用一体成型的预应力管桩、方钢管、圆钢管、H型钢等大截面型材作为立柱，能够提高立柱对于环形主梁的承载力，有助于提高环形光伏支架系统的结构牢固度，便于在环形主梁上能够安装更多数量的光伏组件，有助于进一步提高发电量，提高对土地的复合利用率。

一种环形光伏支架系统的安装方法，包括：

S1、在地面搭建所需要的立柱；

S2、在立柱上架设环形主梁；

S3、在环形圈梁中拉设经索和纬索；

S4、将经索与纬索与连接组件组装；

S5、在纬索上安装光伏组件。

采用上述技术方案，在安装过程中，不需要在地面建设斜拉索杆，有助于减少环形光伏支架系统的占地面积，减少环形光伏支架系统安装对于土地的面积的需求程度，便于灵活地布置环形光伏支架系统；减少建设斜拉索杆的步骤后能够减少安装时间，减少安装难度，减少安装过程中的人力投入及设备投入，能够减少安装成本，提高经济效益。

进一步，立柱在完成搭建前需调整到所有的立柱的顶部处于同一高度。

采用上述技术方案，防止在环形主梁架设完成后出线环形主梁倾斜的情况，在环形主梁架设前调整立柱高度，能够减小调整难度，有助于进一步降低环形光伏支架系统的安装难度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.环形光伏支架系统的整体结构无边锚措施，环形光伏支架系统整体受到的作用力在水平方向上的合力为零，仅存在竖直方向上的合力；

2.通过矢高作用，经索和纬索受到的合力指向环形主梁的几何中心处，整体结构连接紧密，机械强度高；

3.安装方便，且安装成本降低，能够提高对土地的复合利用率，且能够减少环形光伏支架系统对土地的要求度，使环形光伏支架系统能够灵活布置。

附图说明

图1为本发明中一种环形光伏支架系统的立体图；

图2为本发明中一种环形光伏支架系统的结构示意图；

图3为本发明中一种环形光伏支架系统的受力分析图。

图中：1、环形主梁；2、立柱；3、经索；4、纬索；41、下索；42、上索；5、光伏组件；6、连接组件；61、第二支撑杆；62、连接杆；63、第一支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明进行详细描述。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1

参见图1、图2，一种环形光伏支架系统，包括水平设置于空中的环形主梁1，环形主梁1通过多个与环形主梁1连接的立柱2架设于地面，环形主梁1的内圈空间设置有多组互相平行且两端与环形主梁1连接的用于安装光伏组件5的纬索4，主梁的内圈空间沿垂直于纬索4的方向设置多根两端与环形主梁1连接的用于承重的经索3，经索3呈拱形，经索3与纬索4之间通过连接组件6连接。

具体的，参见图1、图2，环形主梁1为椭圆形的钢制圈梁，纬索4共有4组，4组纬索4的距离相等，沿东西方向拉设于环形主梁1的内圈区域，纬索4包括与环形主梁1连接且互相平行的上索42和下索41，上索42连接于环形主梁1的上侧，下索41安装于环形主梁1的下侧，上索42和下索41形成的斜面与水平面的夹角为15°，光伏组件5的两端分别与上索42和下索41连接，光伏组件5安装后，其倾斜角度也为15°，且光伏组件5朝向正南方。经索3共有4条，4条经索3的距离相等，经索3沿南北方向拉设于环形主梁1的内圈区域，且位于纬索4的下方，经索3与环形主梁1的下部固定连接，经索3向下垂落呈向下弯曲的拱形。

参见图1、图2，连接组件6包括垂直上索42和下索41设置连接杆62，连接杆62的两端分别与上索42和下索41固定连接，连接杆62的两端在与上索42和下索41的连接处分别连接第一支撑杆63和第二支撑杆61，第一支撑杆63和第二支撑杆61的另外两端互相连接，第一支撑杆63和第二支撑杆61的连接点与经索3固定连接。

参见图1、图2，立柱2共有12根，立柱2之间的距离相等，立柱2与环形主梁1的底部固定连接，立柱2采用一体成型的方钢管。

一种环形光伏支架系统的安装方法，具体步骤如下：

S1、在地面打入12根立柱2，调整立柱2的高度差，使12根立柱2的顶部处于同一高度；

S2、在12根立柱2上架设环形主梁1，主梁与12根立柱2通过铆钉、焊接、螺栓副等连接方式固定连接；

S3、在环形圈梁的内圈沿南北方向拉设经索3，在东西方向拉设纬索4，纬索4中上索42连接于环形主梁1的上侧，下索41安装于环形主梁1的下侧，上索42和下索41形成的斜面与水平面的夹角为15°；

S4、将经索3与纬索4与连接组件6组装；

S5、在纬索4上安装光伏组件5，光伏组件5通过安装件与上索42和下索41固定，光伏组件5朝向正南方，且其倾角等于15°。

实施例2

参见图3，一种环形光伏支架系统的受力分析：

环形光伏支架系统受到分力水平方向上的F1和F2，以及竖直向下的F3，其中F1和F2的大小相等，方向相反。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环形光伏支架系统，其特征在于：包括水平设置于空中的环形主梁(1)，所述环形主梁(1)通过多个与环形主梁(1)连接的立柱(2)架设于地面，所述环形主梁(1)的内圈空间设置有多组互相平行且两端与环形主梁(1)连接的用于安装光伏组件(5)的纬索(4)，所述主梁的内圈空间沿垂直于纬索(4)的方向设置多根两端与环形主梁(1)连接的用于承重的经索(3)，所述经索(3)呈拱形，所述经索(3)与纬索(4)之间通过连接组件(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种环形光伏支架系统，其特征在于：所述环形主梁(1)的形状为圆形、椭圆形、多边形中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种环形光伏支架系统，其特征在于：所述纬索(4)包括与环形主梁(1)连接且互相平行的上索(42)和下索(41)，所述光伏组件(5)的两端分别固定连接于上索(42)和下索(41)。

4.根据权利要求3所述的一种环形光伏支架系统，其特征在于：所述上索(42)连接于环形主梁(1)的上侧，所述下索(41)安装于环形主梁(1)的下侧，所述上索(42)和下索(41)形成的斜面与水平面的夹角为5°～50°。

5.根据权利要求3所述的一种环形光伏支架系统，其特征在于：所述连接组件(6)包括垂直上索(42)和下索(41)设置且两端分别与上索(42)和下索(41)连接的连接杆(62)，所述连接杆(62)的两端分别连接第一支撑杆(63)和第二支撑杆(61)，所述第一支撑杆(63)和第二支撑杆(61)的两端互相连接且连接点与经索(3)连接。

6.根据权利要求1所述的一种环形光伏支架系统，其特征在于：所述经索(3)沿南北方向设置，所述纬索(4)沿东西方向设置。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种环形光伏支架系统，其特征在于：所述立柱(2)为一体成型的预应力管桩、方钢管、圆钢管、H型钢中的一种或多种。

8.一种应用于权利要求1所述的一种环形光伏支架系统的安装方法，其特征在于，包括：

S1、在地面搭建所需要的立柱(2)；

S2、在立柱(2)上架设环形主梁(1)；

S3、在环形圈梁中拉设经索(3)和纬索(4)；

S4、将经索(3)与纬索(4)与连接组件(6)组装；

S5、在纬索(4)上安装光伏组件(5)。

9.根据权利要求8所述的一种环形光伏支架系统的安装方法，其特征在于：所述立柱(2)在完成搭建前需调整到所有的立柱(2)的顶部处于同一高度。

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