固定式光伏支架兩跨斜梁優化布置方法與流程
2023-04-23 11:27:37 3
本發明涉及光伏發電
技術領域：
，特別涉及一種固定式光伏支架兩跨斜梁優化布置方法。
背景技術：
：光伏發電是今年來新能源發電的熱點，截止到2015年底，我國累計光伏電站裝機容量43GW，其中2015年新增15GW，增長率達40％。2015年我國光伏總發電量為3.92×1010kw·h，佔全國總發電量的0.7％，近年來，因為霧霾等原因，我國在政策上大力支持發展新能源，光伏發電也因此備受矚目，預計2016年光伏發電總裝機容量可達63GW，到2020年達150GW。作為光伏發電組件的支撐結構，光伏支架一般可根據光伏板的傾角是否每天隨著太陽變化分為兩種：固定支架和跟蹤支架。固定支架上的光伏組件每天不隨著太陽的高度而進行改變；而跟蹤支架上光伏組件角度每天隨著太陽的高度而調整以獲得更多的太陽能。一般說來，跟蹤支架可以獲得更高的發電量，但建設成本和維護成本更高；而固定式支架雖然光能利用率相對低一些，但支架結構簡單，成本低，安裝及維護均較方便，是我國目前廣泛採用的支架形式，其中以最佳傾角固定式光伏支架應用最為廣泛，其示意圖如圖1所示。常用的最佳傾角固定式支架有單立柱支架和雙立柱支架，圖2和圖3給出了這兩種光伏支架的側視圖，兩種支架中斜梁均以立柱和支撐為支座，都可近似為兩跨帶懸挑連續梁，斜梁的支座間距及懸挑長度對斜梁內彎矩影響很大，而斜梁內彎矩是控制斜梁截面的主要內力因素。但是，目前在設計中，斜梁支座(即立杆及支撐)位置及懸挑長度的確定帶有較大的隨意性，斜梁內彎矩存在過大情況，造成浪費，宜通過分析確定斜梁支座位置及懸挑長度，使斜梁內彎矩達到最小，截面最優。技術實現要素：有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明提供一種固定式光伏支架兩跨斜梁優化布置方法，實現的目的之一是通過調整斜梁支座位置及斜梁懸挑長度，使斜梁內彎矩最小，從而達到斜梁截面的最優化設計之目的。為實現上述目的，本發明提供了一種固定式光伏支架兩跨斜梁優化布置方法，所述斜梁上面設有2塊光伏板，所述光伏板長度方向與所述斜梁長度方向平行，從所述斜梁兩端向內依次對稱設置第一檁條和第二檁條，所述斜梁籍由所述第一檁條和所述第二檁條與所述光伏板連接，連接在每塊所述光伏板下面的所述第一檁條和第二檁條關於所述光伏板中心互相對稱，所述斜梁下面中間位置設有中部鉸接，所述斜梁下面中部鉸接的兩側分別對稱設置前、後鉸接，所述前、後鉸接位於對應一側的所述第一檁條和所述第二檁條之間。常用的光伏板一般為長方形板，長寬分別為L和B，為已知量。光伏板在支架上布板方式有兩種，其中光伏板長邊(L)沿著斜梁布置(俗稱「豎排布板」)，一般布置2塊光伏板，由於所述第一檁條和所述第二檁條對稱的連接在相應的光伏板下面，光伏板長邊從所述第一檁條和所述第二檁條挑出，挑出長度為l3，l3一般在0.1m～0.5m之間。對於豎排布板，所述布置方法步驟如下：A、獲取所述光伏板長度L，以及所述第一檁條至相應光伏板最外端的距離l3；B、確定斜梁長度Lb，Lb＝2(L-l3)，計算l3/Lb的數值；C、根據l3/Lb數值，查表獲取l1/Lb和l2/Lb的數值，其中l1是所述斜梁下面所述前、後鉸接至所述斜梁相應一端端部的距離，所述l2是所述斜梁下面所述前、後鉸接至相應一側的所述第二檁條的距離；D、根據查得的l1/Lb和l2/Lb，用下列公式計算l1和l2的值，對於豎排布板，通過計算可以確定不同的l3/Lb數值下最佳的l1/Lb和l2/Lb取值，其結果列於表中。應用時，當l3/Lb給定後，可以通過查表來確定l1/Lb、l2/Lb以及此時斜梁內的彎矩值M(M＝Fl1，F為檁條傳來集中力)，該彎矩值為l3/Lb給定後斜梁內最小彎矩值。一種固定式光伏支架兩跨斜梁優化布置方法，所述斜梁上面設有4塊光伏板，所述光伏板寬度方向與所述斜梁長度方向平行，且所述斜梁的長度等於4塊光伏板寬度之和，所述述斜梁上設有5根沿其長度方向均布的檁條，每兩塊檁條之間的距離與所述光伏板的寬度相同，所述檁條中從所述斜梁兩端向內依次對稱設置第一檁條和第二檁條，所述斜梁中間位置設置中間檁條，所述斜梁籍由所述第一檁條、所述第二檁條、所述中間檁條與所述光伏板連接，所述斜梁下面中間位置設有中部鉸接，所述斜梁下面中部鉸接的兩側分別對稱設置前、後鉸接，所述前、後鉸接位於對應一側的所述第一檁條和所述第二檁條之間。常用的光伏板一般為長方形板，長寬分別為L和B，為已知量。光伏板在支架上布板方式有兩種，其中光伏板短邊(B)沿斜梁布置(俗稱「橫排布板」)，檁條布置與板邊對齊以便於光伏板和檁條連接，此時光伏板無懸挑。對於橫排布板，所述布置方法步驟如下：A、獲取所述光伏板寬度B，得到第二檁條至所述中間檁條的距離l3＝B；B、確定斜梁長度Lb，Lb＝4B，得到l3/Lb＝0.25；C、通過分析，l1/Lb和l2/Lb的數值宜分別取為：l1/Lb＝0.0976，l2/Lb＝0.1524。其中l1是所述斜梁下面所述前、後鉸接至所述斜梁相應一端端部的距離，所述l2是所述斜梁下面所述前、後鉸接至相應一側的所述第二檁條的距離；D、根據上一步給出的l1/Lb和l2/Lb，用下列公式計算l1和l2的值，對於橫排布板，l3/Lb＝0.25，此時對應的最佳布置為：l1/Lb＝0.0976和l2/Lb＝0.1524，即l1＝0.3904B，l2＝0.6096B，l3＝B。本發明正是應用了上述結構，通過調整斜梁支座位置及懸挑段長度，使斜梁內彎矩達到最小，從而可以降低斜梁截面尺寸，減小用鋼量，降低成本。優選的，所述前、後鉸接分別連接立柱支架，兩個所述立柱支架之間的距離d＝2cosα(l2+l3)，其中α是所述斜梁的傾斜角度。優選的，所述第一檁條至相應光伏板最外端的距離l3不超過0.5m。優選的，所述步驟C中，當表中無相對應的l3/Lb值時，採用相鄰數值採用線性插值方法確定l1/Lb和l2/Lb。本發明的有益效果：本發明通過調整斜梁支座位置及斜梁懸挑長度，使斜梁內彎矩最小，從而達到斜梁截面的最優化設計，減小用鋼量，降低成本。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。附圖說明圖1示出的是本發明的整體結構示意圖。圖2示出的是本發明優化布置斜梁在單立柱支架結構中的狀態示意圖。圖3示出的是本發明優化布置斜梁在雙立柱支架結構中的狀態示意圖。圖4示出的是本發明一種豎排布板實施例的結構示意圖。圖5示出的是本發明一種橫排布板實施例的結構示意圖。具體實施方式在實施例中分別以豎排布板和橫排布板時的斜梁支座布置為例，給出具體的實施方法：支架採用雙立柱支架，光伏板長寬分別為2m×1m，光伏板懸挑長度l3＝0.27m，光伏板傾角α＝30°。實施例1：如圖2至圖4所示，本發明針對豎排布板，所述斜梁3上面設有兩塊光伏板1，所述光伏板1長度方向與所述斜梁3長度方向平行，從所述斜梁3兩端向內依次對稱設置第一檁條2和第二檁條2』，所述斜梁3籍由所述第一檁條2和所述第二檁條2』與所述光伏板1連接，連接在每塊所述光伏板1下面的所述第一檁條2和第二檁條2』關於所述光伏板1中心互相對稱，所述斜梁3下面中間位置設有中部鉸接4，所述斜梁3下面中部鉸接4的兩側分別對稱設置前、後鉸接5，5』，所述前、後鉸接5，5』位於對應一側的所述第一檁條2和所述第二檁條2』之間。第一步：豎排布板，第一檁條至相應光伏板最外端的距離：懸挑長度l3＝0.27m，光伏板長L＝2m；第二步：確定斜梁長度Lb斜梁長度為Lb＝2(L-l3)＝3.46第三步：根據l3/Lb確定l1/Lb和l2/Lbl3/Lb＝0.078，查表，無對應值，表中已知值分別為l3/Lb＝0.07143和l3/Lb＝0.08824，採用線性插值法分別確定l1/Lb和l2/Lb：l1/Lb＝0.03717+(0.04288-0.03717)(0.078-0.07143)/(0.08824-0.07143)＝0.0394l2/Lb＝0.5-l1/Lb-l3/Lb＝0.3826即l1＝0.0394Lb＝136mm，l2＝0.38264Lb＝1.324mm第四步：確定前後立柱間距雙立柱支架前後立柱間距d＝2cosα(l2+l3)＝2cos30(1.324+0.27)＝2.76m，前後立柱中點與斜梁中點位於同一豎直線上。表l1/Lbl2/Lbl3/LbM0.008210.478970.01282Fl10.016130.457550.02632Fl10.023680.435780.04054Fl10.030720.413720.055560Fl10.037170.391400.07143Fl10.042880.368880.08824Fl10.047780.346160.10606Fl10.051720.323280.125Fl10.054610.300230.14516Fl10.056330.277000.16667Fl10.056850.253500.18966Fl10.056060.229660.21429Fl10.052920.197080.25Fl1實施例2：如圖2、圖3、圖5所示，本發明針對橫排布板，所述斜梁3上面設有四塊光伏板1，所述光伏板1寬度方向與所述斜梁3長度方向平行，且所述斜梁3的長度等於4塊光伏板1寬度之和，所述述斜梁3上設有5塊沿其長度方向均布的檁條，每兩塊檁條之間的距離與所述光伏板1的寬度相同，所述檁條中從所述斜梁3兩端向內依次對稱設置第一檁條2和第二檁條2』，所述斜梁3中間位置設置中間檁條2」，所述斜梁3籍由所述第一檁條2、所述第二檁條2』、所述中間檁條2」與所述光伏板1連接，所述斜梁3下面中間位置設有中部鉸接4，所述斜梁3下面中部鉸接4的兩側分別對稱設置前、後鉸接5，5』，所述前、後鉸接5，5』位於對應一側的所述第一檁條2和所述第二檁條2』之間。對於豎排布置4塊光伏板，最優化斜梁支座位置確定較簡單，光伏板寬度B＝1m，此時圖4中的最佳尺寸分別為：l1＝0.3904B＝0.39m,l2＝0.6096B＝0.61m,l3＝B＝1m前後立柱間距d＝2cosα(l2+l3)＝2cos30°(0.61+1)＝2.79m以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本
技術領域：
中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。當前第1頁1 2 3