作者：李立，吴林，文红晏，梁宝祥（西安特变电工电力设计有限责任公司， 陕西西安710119）丨《能源与节能》

  概要：对于传统光伏项目， 超过30°的大坡度区域都被放弃。随着光伏项目用地越来越紧张， 如何在大斜坡上建设光伏项目是一个难点。结合A 项目实际坡度情况， 设计出简易钢支架系统、桁架支架系统和柔性支架系统， 并对3 种支架形式进行经济性分析， 总结出特定项目中最经济、合理的大斜坡支架方案， 为后续的大坡度项目提供设计参考。

  对于传统的光伏项目， 超过30°的大坡度区域因为没有办法施工被放弃。随着光伏行业的发展， 光伏项目用地越来越紧张， 如何在特定的土地条件下， 最大限度利用现场的大坡度区域成为光伏行业的一个难题。

  A 项目用地范围内存在多处超过30°的斜坡， 坡向朝南， 光照条件好。但是由于坡面长度在8～25m 之间， 机械无法施工， 无法正常使用。如果不利用此区域， 需要额外征地约46.7hm²， 否则就没办法达到预期的容量， 影响项目收益。如何利用此区域， 且方便现场施工， 成为光伏支架结构设计的难题。护坡现场真实的情况如图1所示。

  A项目门槛：基本风压0.35kN/m²，基本雪压0.3kN/m²， 组件功率为390Wp， 组件尺寸为1998mm×994mm×40mm， 组件质量28.5kg， 组件距地面1500mm，钢材采用Q235/355。场地护坡坡度在30°～40°之间， 坡面长度为8～25m。护坡地形图如图2所示。

  在大坡度支架设计过程中， 需要仔细考虑现场施工问题， 一方面， 大坡度区域机械设备无法到达， 施工很难；另一方面， 大坡度支架不仅要安全可靠， 还要兼顾美观经济等。钢支架控制参数为：

  a) 风荷载取标准值， 或在地震作用下， 支架的柱顶位移不应大于柱高的1/60。

  c) 受压构件的容许长细比值为180， 受拉构件的容许长细比值为300。

  在护坡底部、护坡中间和护坡顶部设置立柱， 中间用H 型钢梁连接， 钢梁顶部设置檩条放置在光伏组件中。支架组件布置情况如图3所示。单位：mm

  不考虑在斜坡中间设置立柱， 钢梁采用平面桁架钢梁形式， 如图5 所示。采用PKPM软件进行建模分析，得到立柱和钢梁的截面为：弦杆截面型号为2L100x63x8，腹杆截面型号为2L75x6 和2L60x5， 钢柱截面型号为HW200X200X8X12， 檩条截面型号为XZ140X50X20X2.5(2.0)， 除过檩条采用Q355 钢外， 其余均为Q235 钢。檩条布置型式与简易钢架檩条布置型式相同。

  采用柔性支架系统， 每隔25m左右设置一组立柱，用于固定柔性拉锁， 拉锁中间设置稳定索。柔性支架结构如图6所示。采用PKPM软件进行建模分析， 得到立柱及钢梁的截面为：钢柱为HW250X250X9X14， HN300X150X6.5X9，Q235 钢， 主索为Φ15.2mm 钢绞线mm钢丝绳。

  钢支架按照支架用钢量进行统计， 钢材按照8500 元/t 计算， 结合施工难易程度等做多元化的分析， 具体如表1所示。

  综合3种支架的设计的具体方案可知， 护坡利用的成本相比来说较高， 支架及支架基础的成本超过1.2 元/W， 为正常项目支架基础费用（大约0.8 元/W） 的1.5 倍， 但是结合用地成本来讲， 这种方案还是具有一定经济性的。

  通过对课题的研究， 得出了一种适用于大坡度施工的支架结构系统， 并对系统来进行了设计分析， 设计出针对项目最优的斜坡支架设计的具体方案， 用以解决部分项目用地限制， 不足以满足项目容量需求的问题。希望所述内容可以为后续的相关项目提供设计参考。