CN115483877A - 一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构。包括光伏组件、承重上索、承重下索、立柱，所述承重上索和承重下索分别横向布置，所述承重上索和承重下索两端分别与立柱相连，每一根所述承重上索和承重下索作为一组两端分别对应一根立柱，刚性檩条倾斜布置于承重上索之上，所述光伏组件通过刚性檩条与承重上索相连，所述光伏组件竖向布置或横向布置，所述承重上索和承重下索之间通过刚性撑杆相连接，一组承重上索和承重下索组成一排预应力索，多排预应力索之间通过刚性连杆及纵向稳定索连接，所述刚性撑杆、纵向稳定索和刚性连杆构成折角型桁架，形成索桁架结构体系。本发明整个柔性支架支撑结构抗风能力较强。

Description

一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，具体涉及一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构。
背景技术
光伏发电是当今太阳能资源开发利用的最有效形式之一，丰富的太阳能资源将在“双碳”目标的实现过程中发挥不可替代的作用。然而，随着目前光伏电站建设的快速发展，适宜于光伏开发的平整开阔的土地资源越来越少，许多光伏电站不得不考虑建设在洪水淹没区、鱼塘等特殊场所，采用农(林)光互补、渔光互补及其他“光伏+”模式。相比现有的刚性固定支架，柔性支架具有跨度大，适应范围广及节约土地资源等优势，目前已有诸多实际工程在鱼塘应用实施。但现阶段一些项目中的行间投影净距有不小于3m的要求，若柔性光伏支架仍采用如专利CN209709991U、专利CN207603512U等中的布置形式，则会造成布置空间上的浪费，影响整个项目的经济性。另外，目前常用的柔性光伏支架，如专利CN201720899833.5，公开的柔性光伏支架均存在整体刚度不足，抗风稳定性较差等问题。此外，现有的柔性光伏支架大部分采用卡扣等形式将光伏组件的4个角固定在钢绞线上，如专利CN205249132U，此种连接形式对组件的边框保护较弱，当柔性支架受风荷载产生振动时，易给光伏组件带来隐裂的风险。
因此，如何设计一种新型柔性光伏支架支撑结构既能使得整个结构在满足行间投影净距要求的同时不会浪费布置空间，稳定可靠、抗风能力强，又能较好地对光伏组件边框进行保护，是一个亟待解决的关键工程技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构。具有结构稳定性强、行间距大、透光性好等优点，可适应多种复杂地形。
本发明采用的技术方案是：一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，包括光伏组件、承重上索、承重下索、立柱，所述承重上索和承重下索分别横向布置，所述承重上索和承重下索两端分别与立柱相连，每一根所述承重上索和承重下索作为一组两端分别对应一根立柱，刚性檩条倾斜布置于承重上索之上，所述光伏组件通过刚性檩条与承重上索相连，所述刚性檩条对光伏组件边框进行保护，所述光伏组件竖向布置或横向布置，所述承重上索和承重下索之间通过刚性撑杆相连接，一组承重上索和承重下索组成一排预应力索，多排预应力索之间通过刚性连杆及纵向稳定索连接，所述刚性撑杆、纵向稳定索和刚性连杆构成折角型桁架，形成索桁架结构体系。
进一步优选的结构，所述光伏组件采用2～5块多排光伏组件组合共用刚性檩条的形式。
进一步优选的结构，2～3排预应力索和光伏组件构成一个光伏子阵列，每个光伏子阵列一端布置有2～3个立柱。
进一步优选的结构，每个光伏子阵列两端的所述立柱均连接斜拉索。
进一步优选的结构，各个所述立柱之间通过柱间连接杆进行连接，通过调节各立柱的高度改变刚性檩条的倾斜角度来调节光伏组件的倾角。
进一步优选的结构，所述刚性檩条倾斜安装固定在承重上索上，通过刚性檩条的倾斜角度来调节光伏组件的倾角。
进一步优选的结构，所述承重下索安装在承重上索之下，两者在同一个垂直面上，所述承重下索通过刚性撑杆与承重上索进行垂向连接，对承重上索的变形进行控制。
进一步优选的结构，所述刚性撑杆和刚性连杆均采用圆管，直径为30mm～60mm。
进一步优选的结构，所述立柱采用钢立柱或预应力管桩；所述承重上索、承重下索及纵向稳定索均为柔性拉索，采用钢绞线；所述刚性檩条采用C型钢或角钢或U型钢。
进一步优选的结构，所述折角型桁架所在平面与水平面垂直。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明适用于鱼塘、山地等特殊场所，且能使各排光伏阵列之间拥有较大的最优间距。
(2)本发明相比现有的柔性光伏支架系统方案采用多排光伏组件共用刚性檩条的形式，可横向或竖向布置多排光伏组件，使得光伏阵列的最优行间投影净距增大，以满足一些光伏复合项目对行间投影净距的要求。
(3)本发明整个柔性支架支撑结构系统受力合理，刚度大，抗风能力较强。
(4)本发明相比现有的柔性支架方案在端支座及中支座处无需采用钢梁，更节省钢材。
(5)本发明采用将光伏组件固定在钢檩条上的方式，承重上索的变形和振动通过钢檩条而非直接传递至组件边框，可以有效保护光伏组件边框的安全。
以上有益效果陈述说明本发明具有良好的工程实用前景。
附图说明
图1为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构单阵列示意图；
图2为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构阵列三维示意图；
图3为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构阵列俯视图；
图4为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构中折角型桁架示意图；
图5为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构单阵列支撑结构系统示意图；
图6为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构一阶振型示意图；
图7为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构二阶振型示意图；
图8为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构正风和雪荷载作用下位移云图；
图9为折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构负风荷载作用下位移云图。
图中：1-光伏组件；2-承重上索；3-刚性撑杆；4-承重下索；5-立柱；6-斜拉索；7-纵向稳定索；8-刚性檩条；9-刚性连杆；10-柱间连接杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
参阅图1～图5，本发明所述新型柔性光伏支架支撑系统方案包括光伏组件1、承重上索2、刚性撑杆3、承重下索4、立柱5、斜拉索6、纵向稳定索7、刚性檩条8、刚性连杆9和柱间连接杆10。
承重上索2和承重下索4横向布置，施加预张力后两端通过锚具与立柱5相连，立柱5可采用钢立柱或桩径为300～500mm的预应力管桩。每根承重上索2和承重下索4作为一组两端分别对应一根立柱5。每个光伏子阵列一端布置有2～3个立柱5，各立柱5之间通过柱间连接杆10进行连接以加强其稳定性，柱间连接杆10的直径为30～60mm，通过调节立柱5之间的高度差来调整光伏组件1的倾角。刚性檩条8通过连接件或卡扣倾斜固定于承重上索2之上，光伏组件1则通过组件边框的安装孔与刚性檩条8螺栓连接，光伏组件1可竖向布置或横向布置多排，采用2～5块多排光伏组件1组合共用刚性檩条8的方式。刚性檩条8可选用C型钢、角钢、U型钢等常见檩条结构，若刚性檩条8顺索水平向共用，也可采用“几”型钢。承重上索2和承重下索4间通过竖向刚性撑杆3相连接，各排预应力索之间通过刚性连杆9及纵向稳定索7进行连接，刚性撑杆3、纵向稳定索7和刚性连杆9构成了折角型桁架，形成索桁架结构体系。整个结构系统可通过改变承重上索2和承重下索4所施加的预应力大小对其变形进行有效控制。
在此支撑结构系统实际运行过程中，当其受外界正风作用时，刚性檩条8和承重上索2将向下变形，荷载通过刚性撑杆3传递给承重下索4，之后通过承重下索4的张力变化以及刚性撑杆3、刚性连杆9和纵向稳定索7构成的索桁架体系来抵抗此荷载作用所引起的变形；当其受负风作用时，光伏组件1会有向上运动的趋势，从而带动刚性檩条8和承重上索2向上变形，当承重上索2产生向上的变形时，通过承重上索2内的张力变化以及刚性撑杆3、刚性连杆9和纵向稳定索7构成的索桁架体系来限制其向上的变形。
针对上述实施例建立有限元模型进行分析，分别对其进行了模态分析以及组合荷载下的位移分析，基本风压0.31kPa，基本雪压0.33kPa，光伏组件倾角为21°。具体计算分析结果如图6～图9所示，从图中的分析结果中可以看出本实施例结构体系的一阶自振频率为1.729Hz，二阶自振频率为1.731Hz，自振频率大，刚度高，抗风性能好。正风和雪荷载作用下整个结构体系的最大变形可达0.252m，所对应的挠跨比为0.788％；负风荷载作用下的最大变形可达0.292m，所对应的挠跨比为0.913％，正负风载作用下整个结构系统的挠跨比均可控制在1％以内。此外，又取不同光伏组件倾角(0～30°)进行分析，其在正常使用极限情况下的挠跨比也在1％以内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，包括光伏组件(1)、承重上索(2)、承重下索(4)、立柱(5)，其特征在于：所述承重上索(2)和承重下索(4)分别横向布置，所述承重上索(2)和承重下索(4)两端分别与立柱(5)相连，每一根所述承重上索(2)和承重下索(4)作为一组两端分别对应一根立柱(5)，刚性檩条(8)倾斜布置于承重上索(2)之上，所述光伏组件(1)通过刚性檩条(8)与承重上索(2)相连，所述光伏组件(1)竖向布置或横向布置，所述承重上索(2)和承重下索(4)之间通过刚性撑杆(3)相连接，一组承重上索(2)和承重下索(4)组成一排预应力索，多排预应力索之间通过刚性连杆(9)及纵向稳定索(7)连接，所述刚性撑杆(3)、纵向稳定索(7)和刚性连杆(9)构成折角型桁架，形成索桁架结构体系。
2.根据权利要求1所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：所述光伏组件(1)采用2～5块多排光伏组件(1)组合共用刚性檩条(8)的形式。
3.根据权利要求1所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：2～3排预应力索和光伏组件(1)构成一个光伏子阵列，每个光伏子阵列一端布置有2～3个立柱(5)。
4.根据权利要求3所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：每个光伏子阵列两端的所述立柱(5)均连接斜拉索(6)。
5.根据权利要求1或4所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：各个所述立柱(5)之间通过柱间连接杆(10)进行连接，通过调节各立柱(5)的高度改变刚性檩条(8)的倾斜角度来调节光伏组件(1)的倾角。
6.根据权利要求5所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：所述刚性檩条(8)倾斜安装固定在承重上索(2)上，通过刚性檩条(8)的倾斜角度来调节光伏组件(1)的倾角。
7.根据权利要求1所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：所述承重下索(4)安装在承重上索(2)之下，两者在同一个垂直面上，所述承重下索(4)通过刚性撑杆(3)与承重上索(2)进行垂向连接，对承重上索(2)的变形进行控制。
8.根据权利要求1所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：所述刚性撑杆(3)和刚性连杆(9)均采用圆管，直径为30mm～60mm。
9.根据权利要求1所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：所述立柱(5)采用钢立柱或预应力管桩；所述承重上索(2)、承重下索(4)及纵向稳定索(7)均为柔性拉索；所述刚性檩条(8)采用C型钢或角钢或U型钢。
10.根据权利要求1所述的一种折角桁架型檩条多排光伏组件索支撑结构，其特征在于：所述折角型桁架所在平面与水平面垂直。
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