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一文了解什么是柔性支架

2022-02-21  cbx1h   |  转藏
   

自2021年以来,柔性支架开始逐渐出现在业主的招标采购当中,大唐、华电科工、中国电建、国电南自以及国家电投等央企已经陆续就柔性支架进行了约1GW的项目招标。在去年华能550MW光伏EPC招标中,几乎报出了2021年以来的最低总包价格。据知情人透露,其原因之一在于某标段采用了柔性支架,在复杂地形电站上,柔性支架的项目施工成本远低于常规支架。

事实上,柔性支架并非什么新鲜技术,早在此前的领跑者项目中就有过相关应用,随着近几年技术的推陈出新以及光伏项目开发场景的愈发广阔,柔性支架在其成本和环境适应性方面开始发挥其独有的经济和技术优势,逐渐受到了业主的追捧。在2021年10月由光伏們主办的第六届新能源电站设计、工程与设备选型研讨会上,来自羲和电力有限公司董事长顾华敏、鲁电国华(山东)机电设备有限公司的特约专家何春涛两位专家就柔性支架方面进行了相关分享。本文根据演讲内容整理,仅供读者参考。

柔性支架鉴于其结构的独特性,其应用场景非常广泛,类似于污水处理厂、农光互补、渔光互补、山地光伏、以及停车场光伏等均可普遍适用。像国利英核、中机国能浙江公司、通威、天合、北京中科中电、山西院、河北能源院、哈工大、东南大学等都有关相关的项目应用或技术研究。

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在结构方面,柔性支架大体可分为单层悬索体系、预应力双层索系(承重索 稳定索)、预应力索网、混合体系、张弦(梁、桁架) 索拱、弦支穹顶、横向加劲 等几种结构。大跨距预应力悬索柔性支架结构型式则包含承重、组件索、索桁架间撑杆、桩柱、边锚系统、钢梁、索桁架撑杆等关键部分。

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“组件索是两根形成一个组件的倾角,这个倾角可以在10度到20度之间进行调整,无垂度、组件无方位角,可完全正南布置,是一个通索的概念;组件下面的是承重索,承担了大部分的上拱的力和风荷载,这三根索形成了一个双层索结构;然后通过索桁架间撑杆,形成一个前后左右立体的索网结构”,顾华敏认为,这种结构不是最复杂的,也不是最炫的,但是我认为它是最能够结合到成本和多应用场景的一个方式。比它便宜的单层索结构很难实现大跨距,长悬梁加索的结构可以实现更大垮距,但成本较高,总体而言,这种结构是最适宜推广的。”

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预应力悬索柔性光伏支架的特点

事实上,柔性支架近年来一直在进行技术以及结构方面的迭代。何春涛表示“第一代柔性支架解决了大跨距、高净空的问题,但由于以钢丝绳为组件支撑,在大风作用下,组件发生发生扭曲,碰撞造成光伏组件隐裂。通过改进,采用双层预应力索结构支撑光伏组件并增加了排间连杆,解决了第一代柔性支架容易造成隐裂的问题。第二次迭代用高强度低松弛预应力镀锌钢绞线作为光伏组件的支撑,不仅解决了易隐裂的问题,还进一步简化了支架结构,降低了成本。”

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就预应力悬索柔性光伏支架的项目案例,顾华敏以泗洪领跑者项目中柔性支架的应用、结构设计以及施工等方面进行了详细介绍。

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据介绍,“三峡新能源泗洪国家领跑者光伏电站工程,项目总装机容量为100MW,应用了两种柔性支架方案。在具体结构方面,每排组件下布置有3根预应力镀锌钢绞线或高钒索,其中2根组件索直径12.7mm,承重索直径为15.2mm。通过撑杆体系与组件索形成结构整体。东西向端跨设置钢梁、桩柱一体及边拉杆支撑体系,边拉杆采用变径锚杆基础;中跨设置钢梁与桩柱一体支撑体系。泗洪项目中间跨距34米,柱子离地5米,南北柱子跨距6米多,无论是廊道还是日光都非常好,对土地干扰也非常少。此外,透光、通风条件都比较优越,距离地面较高的结构带来了影子较大的变动,没有哪个地方永远照不到太阳,几乎适合各类农作物的种植”

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在泗洪项目的实际施工方面,羲和电力根据实际情况做了一些调整,“一方面,原先的打桩方式换成了变径的锚桩技术,由于计算非常复杂,在请教了很多大学老师和教授后,达到了很好的使用效果。另一方面,打桩施工的时候要求正负上下左右不超过2厘米,但是实际打桩的时候,特别是水面打桩的时候误差是比较大的。这个做悬索对打桩要求很高,所以误差要求不超过两公分上下左右,如果超过要及时进行处理。需要强调的是,常用的PHC管桩是层压的,不抗压,抗压应该用PHA桩,但是没有国家标准,只有行业标准。所以,设计当中要有比较大的余度,根据地质条件采用前后两排桩,而且打下去深度在8米左右。”



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柔性支架在实际使用效果方面,无论是对发电量的提高,还是系统的稳定性与安全性,均已得到一定程度的验证。“在泗洪项目中,根据国家实证平台采集到的数据显示,经过一年时间运行以来同一个地方,同一个厂区最佳倾角的固定支架相比较,发电量可提高5.5%左右。尤其是在春秋夏天,基本是三种支架应用形势当中发电量最高的。尽管柔性支架实际倾角只有15度,但通风、透光、双面组件等几个因素的结合几乎最大限度发挥了现有条件。”

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“在成本方面,柔性支架的经济性还未得到最大程度的优化,相比于固定支架略高一点,但随着东西向连续跨数增加,柔性支架单瓦造价进一步下降,所以更适用于场地形状趋于扁平形的场地”,顾华敏补充到。

在实际施工成本方面,柔性支架则具备一定的优势,何春涛就泗洪领跑者项目柔性支架与固定支架的每兆瓦工程量进行了对比。

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在安全与稳定方面,顾华敏表示“天津的一个柔性支架项目经受住了11级大风的考验,北京那年刮大风这个一片都没有掉。这个天津项目离海边只有几公里,我们现在在广东有一个项目也在实施,离海边也就几十公里,我有相信能够抗御台风。”

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何春涛也表示“经改进后的柔性支架在新疆哈密百里风区十三间房进行极限环境(高、低温±40℃,大风)下的结构强度测试,验证了安全可靠性,并通过了TUV的组件抗隐裂测试。”

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在标准方面,羲和电力柔性支架已经申请了光伏产业协会编制光伏柔性支架设置与通用导则,通过与通威的合作牵头,标准大纲审查会已经在举行召开,另外,其他企业也申请了一些单项技术列入团体标准。

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柔性支架毫无疑问的正在成为当下电站业主逐渐研究及采用的重点,尤其是随着国内适用于普通光伏项目的土地资源减少,高昂的土地成本使得电站业主开始攻克此前土地环境比较复杂的山地光伏,由此也带来柔性支架的春天。

在顾华敏看来,柔性支架需要研究探索的方向还有很多,例如跨距的增加、桩基的减少、抗腐蚀能力的提高、计算模型的完善以及标准方面的工作等,而这些则需要全行业的群策群力。

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来源;光伏们

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