双主梁平单轴光伏支架系统设计

摘要

光伏支架系统装置作为太阳能电站光伏组件最为重要的支撑体系，是实现光伏能源利用最大化的可靠保障，支架成本在整个电站建设的投资中占有很重的比例，因此，支架设计的合理性、成本的控制和使用寿命成为光伏支架行业竞争的重要途径。本课题基于国家电投黄河上游水电开发有限公司项目“平单轴光伏支架系统关键技术开发及分布式电站示范系统”，研究青海省极端气候下的光伏支架系统，具有重要的工程意义。 本文在对比、分析日、美、中三国风载荷设计规范基础上，利用计算流体力学软件对风场条件下的光伏组件受力情况进行仿真模拟，将有限元流体计算的结果与日本的经验计算相比较，误差为4.6%；结合项目实施地区的位置特点，同时考虑成本，本项目最终采用了日本的计算方法；综合分析项目实施地区气象站观测资料，确定光伏组件最佳倾角调节角度及风载参数，在此基础上，设计了双主梁平单轴光伏支架系统及其高度角调节的液压推杆机构，对调节机构进行了参数计算，对结构进行强度校核，解决了特殊环境下，光伏电池板组件变形、破裂等问题；本文根据运用有限元方法，对该光伏支架系统进行静态分析，对比了双主梁结构的主梁间距对结构应力、应变的影响，在满足结构强度前提下，降低成本；由于突风载荷可能引起光伏板振动变形，导致光伏系统的光能转换效率降低，本文应用Davenport模型分析脉动风载荷的频谱，结合双主梁结构的模态分析，可以得出结论：双主梁结构可以有效降低由于风载引起的振动、变形，有利于提高光伏系统的能量转换效率；最后，论文对所设计的双主梁结构进行了强度试验，通过支架横梁和纵梁在最大竖向载荷作用下的变形测试，结构形量在规范允许的范围内，试验结果表明，本文所设计的双主梁平单轴结构满足项目实施地区的静刚度要求。

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