这两天在写关于光伏发电的专利。对于这块的知识感觉自己确实完全是一篇空白啊。经过脑补的知识，我发现这块确实有些难。一个弱电的人，来读懂强电的技术，并且要在技术中发现可写的技术创新点。感觉有点难啊……

  今天了解了光伏发电支架架构，这里有平面架构和彩钢瓦屋顶。对于不同的屋顶安装光伏发电的方式是不一样的。同样对于安装过程遇到的问题也是不一样的。光伏支架厂家对于雷电所采取的最有效最基本的措施有是架设避雷线，避雷线对导线的屏蔽作用能够更好的降低导线上的感应过电压，防止雷直击导线同时分流作用以减小流经铁塔的雷电流以此来降低塔顶电位。

  在建设分布式电站时，可通过屋顶彩钢瓦坡度来做评估。彩钢瓦基本与工业相关，彩钢瓦在夏天的时候温度很高，高温对发电效率会有一些影响。

  二、光伏组件采用横向排列，减少阴影面积，提高有效利用面积，从而增加发电效率。

  三、夏季时，彩钢瓦经暴晒后温度非常高，加之工业生产厂房本身的室内温度比较高，这样对组件的发电效率十分有影响。在彩钢瓦上增设喷洒装置，既利于电站的降温，又利于瓦面的降温。

  五、使用组串式逆变器，提高弱光利用率，逆变器低电压启动，综合利用时数提高。

  山地光伏电站由于山地地势复杂，存在东坡、西坡面和南坡面，不同的坡面可能坡度也不相同，造成组件布置的安装朝向或倾角也不同，接入同一组串逆变器的各个支路电流也会有差异。在这种情况下，由于外界客观因素导致的组串离散率偏低并不是属于组串的本身问题，但是正是由于客观因素的存在，也会掩盖了组串本身的实际运行情况。

  由于安装朝向和安装倾角的不同，有些组串的组串离散率被外界客观因素的干扰较小，而有些组串离散率被外因干扰的程度较大，因此后台就无法有效地去鉴别低效组串，从而给运维人员排查低效组串带来困难，也加大了现场排查的工作量。

  另外，由于前期设计和施工方面的原因，对于组串逆变器而言，其直流侧输入端有几率存在空余组串的情况，空余的组串默认为“0”，如果这些“不存在的数据”被采集纳入信息化平台，会造成组串离散率特别特别高，并且是持续性的偏高，会误以为是组串问题，其实不然。因此对于智能化系统，如何通过算法，有效甄别组串数据的真实性并剔除异常数据，也是很重要的。

  基于山地电站的特殊情况，如上文所描述的组串安装不一致、前后左右间距不足或其他非组串本身因素带来的离散率异常问题在现实运维中很常见，所以这就提醒了我们在前期设计和施工的时候需要对现场的地形进行踏勘，合理计算和布置前后左右的间距，并且最大限度地考虑组件阴影遮挡的避让范围;对于草木生长茂盛的方阵区域，及时除草。

  在日常运维中，需要重点从外因和内在因素两方面重点来排查低效的组串，寻找合适的解决措施，通过线上和线下的精细化工作，逐步来降低组串电流的离散率，提高组串运行的一致性。

  通过用Sketchup + Skelion软件(即大S+小S)对屋顶建模计算阴影区，只需要几个简单的操作，便完成了对这个复杂屋顶的组件布置。

  通过精准的三维设计，在不影响原屋顶使用功能的前提下，最大化地利用了屋顶的有效面积进行组件布置，有效地避免了遮挡现象的发生。

  固定支架分为碳钢镀锌、铝合金、不锈钢等，目前碳钢支架价格在0.2-0.3元，而铝合金要比碳钢高2-3倍。李晓学介绍，日本很多地面电站选择铝合金材质支架，而国内一些分布式项目搭建阳光棚会选择不锈钢产品，质量更轻比较美观。

  根据光伏支架主要受力杆件所采用材料的不同，可将其分为铝合金支架、钢支架以及非金属支架，其中非金属支架使用较少，而铝合金支架和钢支架各有特点。

  光伏阵列不随太阳入射角变化而转动，以固定的方式接收太阳辐射。根据倾角设定情况可大致分为：最佳倾角固定式、斜屋面固定式和倾角可调固定式。

  先计算出当地最佳安装倾角，而后全部阵列采用该倾角固定安装，目前在平顶屋面电站和地面电站广泛使用。

  平顶屋面混凝土基础支架是目前平屋面电站中最常用的安装形式，根据基础的形式可大致分为条形基础和独立基础；支架支撑柱与基础的连接方式能通过地脚螺栓连接或者直接将支撑柱嵌入混凝土基础。

  缺点：需要先制作好混凝土基础，并养护到足够强度才能进行后续支架安装，施工周期较长。

  优点：混凝土压载支架施工方式简单，可在制作配重块时一起进行支架安装，节省施工时间。

  缺点：混凝土压载支架抗风能力相对较差，设计配重块重量时需要充分考虑到当地最大风力。

  地面电站混凝土基础支架多种多样，根据不用的项目地质情况，可选择对应的安装方法，以下主要介绍现浇钢筋混凝土基础、独立及条形混凝土基础、预制混凝土空心柱基础等几种最常见的混凝土基础安装形式。

  优点：现浇钢筋混凝土基础开挖土方量少，混凝土钢筋用量小，造价较低、施工速度快。

  缺点：现浇钢筋混凝土基础施工易受季节和天气等外因限制，施工要求高，一旦做好后无法再调节。

  优点：独立及条形混凝土基础采用配筋扩展式基础，施工方式简单，地质适应能力强，基础埋置深度可相对较浅。

  缺点：独立及条形混凝土基础工程量大，所需人工多，土方开挖及回填量大，施工周期长，对环境的破坏大。

  预制混凝土空心柱基础大范围的使用在水光互补电站、滩涂地电站等地质条件较差的电站。同时由于基础高度优势，也被较多用于山地电站以及农光互补电站。

  金属桩支架在地面电站中应用同样十分普遍，主要可分为螺旋桩基础支架和冲击桩基础支架。

  螺旋桩支架根据是否带法兰盘可分为带法兰盘螺旋桩支架和不带法拉盘螺旋桩支架；根据子叶形状可分为窄叶连续型螺旋桩支架和宽叶间隔型螺旋桩支架。

  带法兰盘的螺旋桩可用于单柱安装或双柱安装，而不带法兰盘的螺旋桩一般只用于双柱安装。

  宽叶间隔型螺旋桩支架的抗拉拔性要好于窄叶连续型螺旋桩支架，在风力较大地区应第一先考虑宽叶间隔型螺旋桩支架。

  冲击桩基础支架，也叫金属纤杆基础支架，主要是利用打桩机直接将C型钢、H型钢或其他结构钢打入地面，这种安装方法格外的简单，但抗拉拔性能较差。

  优点：对于金属桩基础，用打桩机把钢桩打入土中，无需开挖地面，更环保；不受季节气温等限制，可在包括北方冬季的各种各样的气候条件下实施；施工快捷方便、大幅度缩短施工周期，能方便迁移及回收；打桩过程中基础便于调节高度。

  缺点：在土质坚硬地区打桩很困难；在含碎石较多地区打桩容易破坏镀锌层；在盐碱地区使用抗侵蚀的能力较差。

  考虑到斜屋面承载能力一般较差，在斜屋面上组件大都直接平铺安装，组件方位角及倾角一般与屋面一致。根据斜屋面的不同，可分为瓦片屋顶安装系统与轻钢屋顶安装系统。

  轻钢屋顶，也叫彩钢瓦屋顶，大多数都用在工业生产厂房、仓库等。根据彩钢瓦形式不同，可以将其分为角弛型轻钢屋顶、直立锁边型钢屋顶以及梯型轻钢屋顶。

  角弛型轻钢屋顶和直立锁边型轻钢屋顶主要是通过夹具作为连接件，将导轨固定在屋面上，而梯型轻钢屋顶需要采用自攻螺栓将连接件固定在屋面。

  不管哪一种屋面形式，在选择连接件时一定要进行实地测量“角弛”“直立边”“梯形”尺寸，确保连接件和屋面匹配，而在梯型轻钢屋顶支架安装时还要做好防水措施，避免螺栓钻孔处发生漏水。

  固定倾角可调式是指在太阳入射角变化转折点，定期调节固定式支架倾角，增加太阳光直射吸收，在成本略增加情况下提高发电量。

  跟踪式光伏支架通过机电或液压装置使光伏阵列随着太阳入射角的变化而移动，从而使太阳光尽量直射组件面板，提高光伏阵列发电能力。根据追踪轴数量可分为：单轴追踪系统和双轴追踪系统。

  光伏方阵可以随着一根水平轴东西方向跟踪太阳，以此获得较大的发电量，大范围的应用于低纬度地区。根据南北方向有无倾角可分为标准平单轴跟踪式和带倾角平单轴跟踪式。

  采用两根轴转动（立轴、水平轴）对太阳光线实时跟踪，以保证每一时刻太阳光线都与组件板面垂直，以此来获得最大的发电量，适合在各个纬度地区使用。

  支架一般都会采用Q235B钢材与铝合金挤压型材6063 T6，强度方面，6063 T6铝合金大概为Q235 B钢材的68%-69%，所以一般在强风地区、跨度比较大等情况下钢材优于铝合金型材。

  结构的挠度变形与型材的形状尺寸、弹性模量（材料固有的一个参数）有关系，与材料的强度没有直接联系。

  在同等条件下，铝合金型材变形量是钢材的2.9倍，重量是钢材的35%，造价方面在相同的重量下，铝材是钢材的3倍。所以一般在强风地区、跨度比较大、造价方面等条件钢材优于铝合金型材。

  目前支架主要的防腐蚀方式钢材采用热浸镀锌55-80μm，铝合金采用阳极氧化5-10μm。

  铝合金在大气环境下，处于钝化区，其表明产生一层致密的氧化膜，阻碍了活性铝基体表面与周围大气相接触，故有很好的耐腐的能力，且腐蚀速率随时间的延长而减小。

  钢材在普通条件下（C1-C4类环境），80μm镀锌厚度能保证使用20年以上，但在高湿度工业区或高盐度海滨甚至温带海水里则腐蚀速度加快，镀锌量需要100μm，以上并且需要每年定期维护。

  铝合金型材有很多种表面解决方法，如阳极氧化、化学抛光、氟碳喷涂、电泳涂漆等。外表美观并能适应任何强腐蚀作用的环境。

  钢材则一般都会采用热浸镀锌、表面喷涂、油漆涂层等方式。外观差于铝合金型材。在防腐蚀方面也差于铝型材。

  铝合金型材一般加工方式有挤压、铸造、折弯、冲压等方式。挤压生产是目前主流生产方式，通过开挤压模的方式，能够达到生产出任意任意截面型材，并且生产速度比较快。

  钢材则一般都会采用辊压、铸造、折弯、冲压等方式。目前辊压是生产冷弯型钢的主流生产方式。截面则一定要通过辊压轮组来调节，但一般机器定型后只能生产同种类型的产品，尺寸方面调节，而截面形状无法改变，如C型钢、Z型钢等截面。辊压生产方式则比较固定，生产速度比较快。

  钢结构的维护成本每年增长3%，而铝结构的支架几乎不需要任何的保养与维护，且铝材在30年后依然有65%的回收率，铝价格每年预计上涨3%，钢结构在30年后基本上就是一堆废铁，无回收价值。

  1）铝合金型材质量轻、外表美观、防腐蚀性能极佳，通常用于对承重有要求的家庭屋顶电站、强腐蚀环境。

  2）钢材强度高、承受荷载时挠度变形小，通常用于普通电站或用于受力比较大的部件。

  3）造价方面：正常的情况下，基本风压在0.6kN/m2，跨度在2m以下，铝合金支架造价为钢结构支架的1.3-1.5倍。在小跨度体系中，（如彩钢板屋顶）铝合金支架与钢结构支架造价相差比较小，并且在重量方面铝合金比钢支架要轻很多，所以很适合用于家庭屋顶电站。

  1.彩钢瓦一般每10-15年要换掉一次，因此对于使用年数的限制过长的彩钢瓦需要跟业主协商更换。

  2.屋顶在组件满铺条件下要求承载：0.15KN/㎡。不满足该项指标的厂房就需要加固。

  3.如果业主对于屋顶的防水要求比较高，或者屋面比较陈旧，则需要在安装前对屋顶做防水防腐处理。

  对于彩钢瓦屋顶不朝阳的情况，晨科彩钢瓦倾斜支架就是这样一款设计用于不同朝向彩钢瓦屋面的光伏支架系统。该款支架最大的优点是能解决屋面朝向的不同，不破坏屋面自防水系统，利用该系统的前后脚来达到最佳日照角度，按照每个客户需求，实现太阳能板与屋面的持平或者高于屋面。这样一来，虽然屋顶是不朝南的，但是在该支架系统的作用下，可以使电站矩阵朝南，获取足够的日照，以此来实现发电量最大收益。

  在充分调研、试验、数据分析整理的基础上创造性研发出光伏支架安全智能预警系统。总系统完全电子化、智能化，通过多种全自动传感器，数据信息收集器，无线数据接收器和电脑终端的应用程序，完美的解决了光伏支架因安装不规范或是天气问题导致的支架各连接部位螺栓紧固性安全风险隐患，有实际效果的减少了运维人员的数量，极大的节约了运维成本，为光伏电站的运维提供了新思路，是现代化光伏电站必要的装备。

  耐候钢由普通的碳素钢加入铜、镍等耐腐蚀元素冶练而成，具有优质钢的机械性能，耐大气侵蚀的能力是碳素钢的2~8倍，且使用时间越长，耐腐蚀和抗老化性能越突出。光伏支架应用耐候钢，不仅免去镀锌涂层环节，缩短工期减少成本，而且规避了热镀锌加工的环境污染。经测算，相比镀锌光伏支架，耐候钢光伏支架可减少相关成本15%。

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