在由SMM主办的2024 NET ZERO光伏产业大会-太阳能边框&支架论坛上，中国能源建设股份有限公司商务技术经理 管毓俊围绕“光伏支架选型和成本分析”的话题展开分享。

光伏支架选型

随着清洁能源的日益普及，光伏发电作为一种环保、高效的能源方式，越来越受到人们的青睐。在光伏发电系统中，固定支架的选型与设计至关重要，它直接关系到光伏系统的稳定性和发电效率。

光伏固定支架类型

1 铝合金支架

铝合金支架是光伏系统中常见的一种支架类型，具有质量轻、耐腐蚀、强度高、安装方便等优点。铝合金支架适用于各种气候条件，特别是海边等潮湿环境，因其良好的抗腐蚀性能而受到青睐；

2 钢结构支架

钢结构支架以其强度高、稳定性好、使用寿命长等特点被广泛应用。它适用于大型光伏电站，可以承受较大的风雪荷载，确保光伏系统的稳定性。

3 塑料支架

塑料支架以其价格低廉、重量轻、安装简便等特点，在某些特定场合得到应用。然而，由于塑料材料的强度相对较低，因此塑料支架更适用于小型或家用光伏发电系统。

光伏固定支架选型方法

1、根据地理环境选型

在选型时，首先要考虑的是安装地点的地理环境。如在风力较大的地区，应选择抗风能力较强的结构支架；在潮湿或多雨的地区，铝合金支架则更为合适。

2、根据光伏系统规模选型

对于大型光伏电站，推荐使用钢结构支架以确保稳定性和安全性，而对于小型或家用光伏发电系统，轻便且经济的塑料支架或铝合金支架可能更为合适。

3、根据预算选型

不同类型的支架材料价格差异较大，因此在选型时还需考虑预算因素。一般来说，钢结构支架成本相对较高，而塑料支架则相对便宜。

教学荷载取值计算

荷载取值计算是光伏支架设计的重要环节，主要包括以下几个方面：

1、风荷载计算

风荷载是光伏支架设计中的主要考虑因素之一。根据安装地点的风速、风向等气象数据，结合支架的形状和尺寸，可以计算出风荷载的大小。设计时需确保支架能够承受计算出的最大风荷载。

2、雪荷载计算

在降雪较多的地区，雪荷载也是不容忽视的因素。雪荷载的大小取决于降雪量、雪的密度以及支架的形状。设计时需根据当地的气象数据来计算雪荷载，并确保支架能够承受相应的荷载。

3、自重荷载计算

光伏板、支架等组件的自重也是荷载取值计算的一部分。设计时需根据所选用的材料和尺寸，计算出整个系统的自重荷载。

4、其他荷载计算

除了上述荷载外，还需考虑地震荷载、温度荷载等其他因素。这些荷载的取值计算需结合当地的地质、气候条件进行。

支架设计方案与计算方法

1. 确定支架类型与材料

根据前文提到的选型方法，结合实际情况选择合适的支架类型和材料。

2. 分析与计算

根据安装地点的气象、地质条件，对风荷载、雪荷载、自重荷载等进行详细的分析与计算。确保支架在各种荷载作用下都能保持稳定

3.结构设计

根据荷载计算结果，进行支架的结构设计。设计时需考虑支架的强度、刚度和稳定性，以确保光伏系统的安全运行；

4. 有限分析与优化

利用有限元分析软件对设计好的支架进行模拟分析，检查其在各种荷载作用下的应力分布和变形情况。根据分析结果对设计进行优化，以提高支架的性能。

5. 加工与安装

按照优化后的设计方案进行支架的加工与安装。确保安装过程中的每一步都符合设计要求，以保证光伏系统的稳定性和发电效率。

总结与建议

光伏固定支架的选型与设计是光伏发电系统建设中的重要环节，合理的选型与设计不仅能确保光伏系统的稳定性和安全性，还能提高其发电效率。

在进行支架设计时，应充分考虑安装地点的地理环境、气候条件以及预算等因素，选择合适的支架类型和材料。同时，通过精确的荷载取值计算和结构设计，确保支架在各种情况下都能保持稳定。在实际应用中，还需根据具体情况对设计方案进行调整和优化，以达到最佳效果。

光伏支架分类

光伏支架的分类

光伏支架是指根据光伏发电系统建设的具体地理位置、气候及太阳能资源条件，将光伏组件以一定的朝向和角度排列并固定间距的支撑结构。

光伏支架作为光伏发电系统重要的组成部分，直接影响着光伏组件的运行安全、破损率及建设投资。选择合适的光伏支架不但能降低工程造价，还能减少后期养护成本。

光伏支架可分为固定式、倾角可调式和自动跟踪式三类，其连接方式一般由焊接和组装两种形式。其中固定式支架又可分为屋顶类支架、地面类支架和水面类支架。自动跟踪式支架为斜单轴跟踪支架。

光伏支架的选型

光伏支架成本虽然在整个光伏发电系统总成本中占比不大，只有百分之几，但选型确很重要，主要考虑因素之一就是耐候性。

光伏支架在25年的寿命周期内必须保证结构牢固可靠，能承受环境侵蚀和风、雪载荷。还要考虑安装的安全可靠，能以最小的安装成本达到最优的使用效果

另外，后期是否能够免维护，有没有可靠的维修保证以及支架寿命周期结束以后是否可回收等都是需要考虑的重要因素。

在设计和建设光伏电站时，选择固定式支架、倾角可调式支架还是自动跟踪式支架需要因地制宜综合考虑，因为各种方式毕竟各有利，都在探索和完善之中，不同类型光伏支架特点如下图所示：

01固定倾角支架

固定倾角支架是在大多数场合下最经常使用的结构，安装简单，成本低，安全性较高，可以承受高风速和地震状况。

支架在整个寿命周期内几乎无需维护，运维费用低，唯一的不足是在高纬度地区使用时功率输出偏低。

02倾角可调式支架

倾角可调式支架与固定支架相比，将全年分成几个时间段，使方阵在每个时间段都能获得平均最佳倾角条件，以此来获得优于固定支架的全年太阳能辐射量，其发电量可比固定支架提高5%左右。

与自动跟踪式支架的技术不完善，投资成本高，故障率高，运维费用高等缺点相比优势也很明显，是一种具有实际应用意义和经济价值的方式。

03单轴跟踪支架

单轴跟踪支架具有更好的产能表现，与固定式支架相比，平单轴支架在低纬度地区使用可提高发电量20%~25%，在其它地区使用也可提高发电量12%~15%。斜单轴支架在不同地区使用则可提高发电量20%~30%。

支架设计示例