固定式光伏支架两跨斜梁优化布置方法与流程

本发明涉及光伏发电
技术领域：
，特别涉及一种固定式光伏支架两跨斜梁优化布置方法。
背景技术：
：光伏发电是今年来新能源发电的热点，截止到2015年底，我国累计光伏电站装机容量43GW，其中2015年新增15GW，增长率达40％。2015年我国光伏总发电量为3.92×1010kw·h，占全国总发电量的0.7％，近年来，因为雾霾等原因，我国在政策上大力支持发展新能源，光伏发电也因此备受瞩目，预计2016年光伏发电总装机容量可达63GW，到2020年达150GW。作为光伏发电组件的支撑结构，光伏支架一般可根据光伏板的倾角是否每天随着太阳变化分为两种：固定支架和跟踪支架。固定支架上的光伏组件每天不随着太阳的高度而进行改变；而跟踪支架上光伏组件角度每天随着太阳的高度而调整以获得更多的太阳能。一般说来，跟踪支架可以获得更高的发电量，但建设成本和维护成本更高；而固定式支架虽然光能利用率相对低一些，但支架结构简单，成本低，安装及维护均较方便，是我国目前广泛采用的支架形式，其中以最佳倾角固定式光伏支架应用最为广泛，其示意图如图1所示。常用的最佳倾角固定式支架有单立柱支架和双立柱支架，图2和图3给出了这两种光伏支架的侧视图，两种支架中斜梁均以立柱和支撑为支座，都可近似为两跨带悬挑连续梁，斜梁的支座间距及悬挑长度对斜梁内弯矩影响很大，而斜梁内弯矩是控制斜梁截面的主要内力因素。但是，目前在设计中，斜梁支座(即立杆及支撑)位置及悬挑长度的确定带有较大的随意性，斜梁内弯矩存在过大情况，造成浪费，宜通过分析确定斜梁支座位置及悬挑长度，使斜梁内弯矩达到最小，截面最优。技术实现要素：有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种固定式光伏支架两跨斜梁优化布置方法，实现的目的之一是通过调整斜梁支座位置及斜梁悬挑长度，使斜梁内弯矩最小，从而达到斜梁截面的最优化设计之目的。为实现上述目的，本发明提供了一种固定式光伏支架两跨斜梁优化布置方法，所述斜梁上面设有2块光伏板，所述光伏板长度方向与所述斜梁长度方向平行，从所述斜梁两端向内依次对称设置第一檩条和第二檩条，所述斜梁籍由所述第一檩条和所述第二檩条与所述光伏板连接，连接在每块所述光伏板下面的所述第一檩条和第二檩条关于所述光伏板中心互相对称，所述斜梁下面中间位置设有中部铰接，所述斜梁下面中部铰接的两侧分别对称设置前、后铰接，所述前、后铰接位于对应一侧的所述第一檩条和所述第二檩条之间。常用的光伏板一般为长方形板，长宽分别为L和B，为已知量。光伏板在支架上布板方式有两种，其中光伏板长边(L)沿着斜梁布置(俗称“竖排布板”)，一般布置2块光伏板，由于所述第一檩条和所述第二檩条对称的连接在相应的光伏板下面，光伏板长边从所述第一檩条和所述第二檩条挑出，挑出长度为l3，l3一般在0.1m～0.5m之间。对于竖排布板，所述布置方法步骤如下：A、获取所述光伏板长度L，以及所述第一檩条至相应光伏板最外端的距离l3；B、确定斜梁长度Lb，Lb＝2(L-l3)，计算l3/Lb的数值；C、根据l3/Lb数值，查表获取l1/Lb和l2/Lb的数值，其中l1是所述斜梁下面所述前、后铰接至所述斜梁相应一端端部的距离，所述l2是所述斜梁下面所述前、后铰接至相应一侧的所述第二檩条的距离；D、根据查得的l1/Lb和l2/Lb，用下列公式计算l1和l2的值，对于竖排布板，通过计算可以确定不同的l3/Lb数值下最佳的l1/Lb和l2/Lb取值，其结果列于表中。应用时，当l3/Lb给定后，可以通过查表来确定l1/Lb、l2/Lb以及此时斜梁内的弯矩值M(M＝Fl1，F为檩条传来集中力)，该弯矩值为l3/Lb给定后斜梁内最小弯矩值。一种固定式光伏支架两跨斜梁优化布置方法，所述斜梁上面设有4块光伏板，所述光伏板宽度方向与所述斜梁长度方向平行，且所述斜梁的长度等于4块光伏板宽度之和，所述述斜梁上设有5根沿其长度方向均布的檩条，每两块檩条之间的距离与所述光伏板的宽度相同，所述檩条中从所述斜梁两端向内依次对称设置第一檩条和第二檩条，所述斜梁中间位置设置中间檩条，所述斜梁籍由所述第一檩条、所述第二檩条、所述中间檩条与所述光伏板连接，所述斜梁下面中间位置设有中部铰接，所述斜梁下面中部铰接的两侧分别对称设置前、后铰接，所述前、后铰接位于对应一侧的所述第一檩条和所述第二檩条之间。常用的光伏板一般为长方形板，长宽分别为L和B，为已知量。光伏板在支架上布板方式有两种，其中光伏板短边(B)沿斜梁布置(俗称“横排布板”)，檩条布置与板边对齐以便于光伏板和檩条连接，此时光伏板无悬挑。对于横排布板，所述布置方法步骤如下：A、获取所述光伏板宽度B，得到第二檩条至所述中间檩条的距离l3＝B；B、确定斜梁长度Lb，Lb＝4B，得到l3/Lb＝0.25；C、通过分析，l1/Lb和l2/Lb的数值宜分别取为：l1/Lb＝0.0976，l2/Lb＝0.1524。其中l1是所述斜梁下面所述前、后铰接至所述斜梁相应一端端部的距离，所述l2是所述斜梁下面所述前、后铰接至相应一侧的所述第二檩条的距离；D、根据上一步给出的l1/Lb和l2/Lb，用下列公式计算l1和l2的值，对于横排布板，l3/Lb＝0.25，此时对应的最佳布置为：l1/Lb＝0.0976和l2/Lb＝0.1524，即l1＝0.3904B，l2＝0.6096B，l3＝B。本发明正是应用了上述结构，通过调整斜梁支座位置及悬挑段长度，使斜梁内弯矩达到最小，从而可以降低斜梁截面尺寸，减小用钢量，降低成本。优选的，所述前、后铰接分别连接立柱支架，两个所述立柱支架之间的距离d＝2cosα(l2+l3)，其中α是所述斜梁的倾斜角度。优选的，所述第一檩条至相应光伏板最外端的距离l3不超过0.5m。优选的，所述步骤C中，当表中无相对应的l3/Lb值时，采用相邻数值采用线性插值方法确定l1/Lb和l2/Lb。本发明的有益效果：本发明通过调整斜梁支座位置及斜梁悬挑长度，使斜梁内弯矩最小，从而达到斜梁截面的最优化设计，减小用钢量，降低成本。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。附图说明图1示出的是本发明的整体结构示意图。图2示出的是本发明优化布置斜梁在单立柱支架结构中的状态示意图。图3示出的是本发明优化布置斜梁在双立柱支架结构中的状态示意图。图4示出的是本发明一种竖排布板实施例的结构示意图。图5示出的是本发明一种横排布板实施例的结构示意图。具体实施方式在实施例中分别以竖排布板和横排布板时的斜梁支座布置为例，给出具体的实施方法：支架采用双立柱支架，光伏板长宽分别为2m×1m，光伏板悬挑长度l3＝0.27m，光伏板倾角α＝30°。实施例1：如图2至图4所示，本发明针对竖排布板，所述斜梁3上面设有两块光伏板1，所述光伏板1长度方向与所述斜梁3长度方向平行，从所述斜梁3两端向内依次对称设置第一檩条2和第二檩条2’，所述斜梁3籍由所述第一檩条2和所述第二檩条2’与所述光伏板1连接，连接在每块所述光伏板1下面的所述第一檩条2和第二檩条2’关于所述光伏板1中心互相对称，所述斜梁3下面中间位置设有中部铰接4，所述斜梁3下面中部铰接4的两侧分别对称设置前、后铰接5，5’，所述前、后铰接5，5’位于对应一侧的所述第一檩条2和所述第二檩条2’之间。第一步：竖排布板，第一檩条至相应光伏板最外端的距离：悬挑长度l3＝0.27m，光伏板长L＝2m；第二步：确定斜梁长度Lb斜梁长度为Lb＝2(L-l3)＝3.46第三步：根据l3/Lb确定l1/Lb和l2/Lbl3/Lb＝0.078，查表，无对应值，表中已知值分别为l3/Lb＝0.07143和l3/Lb＝0.08824，采用线性插值法分别确定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：确定前后立柱间距双立柱支架前后立柱间距d＝2cosα(l2+l3)＝2cos30(1.324+0.27)＝2.76m，前后立柱中点与斜梁中点位于同一竖直线上。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实施例2：如图2、图3、图5所示，本发明针对横排布板，所述斜梁3上面设有四块光伏板1，所述光伏板1宽度方向与所述斜梁3长度方向平行，且所述斜梁3的长度等于4块光伏板1宽度之和，所述述斜梁3上设有5块沿其长度方向均布的檩条，每两块檩条之间的距离与所述光伏板1的宽度相同，所述檩条中从所述斜梁3两端向内依次对称设置第一檩条2和第二檩条2’，所述斜梁3中间位置设置中间檩条2”，所述斜梁3籍由所述第一檩条2、所述第二檩条2’、所述中间檩条2”与所述光伏板1连接，所述斜梁3下面中间位置设有中部铰接4，所述斜梁3下面中部铰接4的两侧分别对称设置前、后铰接5，5’，所述前、后铰接5，5’位于对应一侧的所述第一檩条2和所述第二檩条2’之间。对于竖排布置4块光伏板，最优化斜梁支座位置确定较简单，光伏板宽度B＝1m，此时图4中的最佳尺寸分别为：l1＝0.3904B＝0.39m,l2＝0.6096B＝0.61m,l3＝B＝1m前后立柱间距d＝2cosα(l2+l3)＝2cos30°(0.61+1)＝2.79m以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。当前第1页1 2 3