光伏支架设计要点：依系统容量等选设计，兼顾多因素

光伏支架的设计

依据光伏发电系统容量所确定的组件数量、尺寸规格以及方阵的最优倾角，对光伏组件的安装地点、安装方法等进行支架的选择与规划。在光伏支架的设计过程中，必须确保其稳固性和可靠性，同时需全面考虑支架的承重能力、抗风性能、抗震性能以及抗腐蚀性等因素。

1.屋顶类光伏支架的设计

针对不同类型的屋顶结构，需单独设计光伏支架，例如，对于斜面屋顶，可以设计与之斜面平行的支架，该支架距离屋顶表面大约10厘米，这样做有利于光伏组件的通风和散热。此外，还可以依据最佳倾斜角来设计前低后高的屋顶倾角支架，以此确保光伏组件能够接收最多的太阳能。通常，平面屋顶的设计会选择三角形支架结构，这样的支架倾斜角度能够确保光伏组件获得最理想的接收角度，具体的三种支架设计图示请参照下方的图片展示。

屋顶支架设计示意图

光伏支架的安装需与建筑主体紧密相连，不得直接附着于屋顶材料。若在屋顶使用混凝土水泥作为支架的固定基础，需先揭去部分屋顶防水层，暴露混凝土表层，并尽可能找到混凝土中的钢筋，随后将其与基础内预埋的螺栓进行焊接。在无法进行钢筋焊接的情况下，需在屋顶预先钻孔并埋设钢筋，亦或是将构成基础部分的屋顶表面进行平整化处理，以提升屋顶表面与混凝土基础之间的粘结力，随后对屋顶防水层被破坏的区域进行再次防水施工。

屋顶若无法承受混凝土基础，通常会选择使用角钢支架来稳固光伏组件，此类支架的固定方式包括但不限于钢丝绳（或铁丝）拉紧法和支架延长固定法，具体可见下图。此外，三角形支架光伏组件的下沿与屋顶表面的距离应超过15厘米，如此设计是为了避免在降雨时屋顶表面的泥水溅到光伏组件的玻璃表面，从而防止组件玻璃被污染。

支架在屋顶的固定方法

屋顶光伏支架的制造，可通过角钢、槽钢等镀锡钢材的加工焊接实现，亦或选用专业支架厂商生产的C型钢冲压支架以及铝合金支架。这些专用的屋顶光伏支架种类繁多，涵盖平屋顶使用的钢支架和铝合金支架、可调节倾角的屋顶钢支架和铝合金支架、彩钢瓦屋顶适用的钢支架和铝合金支架，以及琉璃瓦屋顶专用的铝合金支架等。在挑选和设计专业支架的过程中，所需的具体规格尺寸以及技术参数，可以参照各支架生产厂家所提供的技术资料手册。

三角形组件支架实体图

大型光伏屋顶电站组件支架结构实体图

彩钢板屋顶光伏组件固定示意图

瓦房屋顶光伏组件固定示意图

屋顶工程安装实例1

屋顶工程安装实例2

2.地面光伏方阵支架的设计

地面的光伏方阵支架可采取固定、可调节和自动跟踪等多种形式。这些支架在安装时需具备足够的强度，以确保能够承受光伏方阵的静态载荷，比如积雪的重量，以及动态载荷，例如台风的侵袭。这样做可以确保光伏方阵的安装既安全又稳固，且具有可靠性。同时，组件与支架的连接必须牢固，支架与基础的连接也要稳固，以便在120公里每小时（即33.3米每秒）的风速下不被破坏。组件底部与地面之间的最小距离不得少于0.5米，这一设计主要基于以下几点考量：首先，需考虑该地区可能出现的最大积雪厚度；其次，应高于当地可能发生的洪水水位；再者，需避免降雨时泥沙溅射至光伏组件表面；最后，还要防止小动物对组件造成损害。

方阵支架需确保稳固接地，钢结构支架必须进行防锈涂镀作业，以确保其在野外长期使用中的稳定性。所选用的紧固件，应优先使用不锈钢材料或已进行表面处理的金属制品。与屋顶光伏方阵支架类似，地面光伏方阵支架的制作，可采用角钢、槽钢等镀锌钢材进行焊接加工，亦或选用光伏支架专业厂商生产的地面专用钢制冲压支架，或是铝合金支架。地面上安装光伏支架主要采用单立柱钢制支架、铝合金支架、双立柱钢制支架以及可调节倾斜角的钢支架等类型。若需了解具体的安装步骤、规格尺寸以及其他技术细节，请查阅支架制造商提供的产品手册。

此外，在规划屋顶与地面支架的过程中，必须兼顾前后支架间的阴影影响。尤其是在多组光伏组件方阵需前后排列的情况下，若相邻两组方阵间的间距过窄，前组方阵的阴影将部分覆盖后组方阵。鉴于此，设计时必须准确计算并确定前后方阵间的适宜间距。若光伏组件阵列的顶部高度标识为L1，其在南北方向上的投影阴影长度记作L2，同时太阳的仰角称作A，方位角定义为B，那么该阴影的放大系数R即可计算得出。

R=L2/L1=cotA×cosB

冬至当天计算此比率最为适宜，因为该日阴影最长。以光伏方阵为例，若其上边缘高度为H1，下边缘高度为H2，则方阵间的距离M可按公式M=（H1+H2）×R计算得出。

在纬度较高的地区，光伏阵列间的间隔需要扩大，同时，所需安装的场地面积也将随之增大。对于那些配备了防积雪设施的光伏阵列，由于倾斜角度较大，导致阵列的高度提升。为了减少阴影效应，阵列间的间隔也需要相应地增大。在布置光伏阵列的过程中，若遇到占地面积需缩减或可用空间有限的情况，可以选择调整每个光伏阵列中组件的拼接方式，使得组件的高度呈现出阶梯状分布。此外，还可以考虑将阵列的基础部分设计成阶梯形状，以便于光伏阵列的安装。具体实施方法可参照下方的图示。

光伏方阵阶梯型安装示意图

方阵内的光伏组件可按横向或纵向两种方式布置，通常横向布置时每列会安置3至5块电池组件，而纵向布置时每列则放置2至4块电池组件。支架的具体尺寸需依据所选光伏组件的规格尺寸以及其排列方式来决定。

光伏组件方阵排列示意图

光伏方阵地面固定安装应用实例

3.杆柱安装类支架的设计

杆柱支架通常用于多种场合，如太阳能路灯、庭院照明、高速公路摄像机等太阳能供电设施。在设计过程中，需考虑太阳电池组件的具体尺寸，包括长度和宽度，以及电池组件后背固定孔的具体位置和孔距。此外，还需掌握使用地太阳电池组件的最优倾斜角度，或者在系统设计中已确定的调整后的最佳倾斜角度。在设计和制作支架的过程中，可根据实际需求将其设计为具有固定倾斜角度、可调节方位角度，或者两者均可调节的多种形式。具体的基本设计原理，可通过下方的示意图进行了解。

杆柱安装类支架设计示意图

支架结构通常采用扁方形钢管或角钢来构建，而立柱部分则多采用圆形钢管。所选用材料的尺寸、厚度等需依据电池板的实际尺寸和质量进行精确计算，并且其表面还需进行喷塑或电镀工艺的加工处理。

杆柱安装支架实例1（方位角可调）

杆柱安装支架实例2（方位角可调）

杆柱安装支架实例3（方位角可调）

杆柱安装支架实例4（倾斜角和方位角可调）

柱安装支架实例5（倾斜角和方位角可调）

杆柱安装支架实例6（方位角可调）

杆柱安装支架实例7

继续浏览有关 光伏支架设计太阳能发电 的文章