一种柔性光伏支架系统及其施工方法与流程

本发明涉及光伏发电系统，具体地指一种柔性光伏支架系统及其施工方法。

背景技术：

1、目前，国家大力推进光伏项目的建设，国内外光伏电站的建设往往采用传统支架的结构形式，即采用三角形钢结构的空间支架作为光伏电站的基础，然后小跨度的密布地桩形成光伏电站的基础骨架结构。这样的光伏电站结构造成了土地与自然资源的浪费，破坏了农田，无法真正实现农光互补、渔光互补。并且，由于适宜建设光伏电站的平缓土地资源越来越受限制，同时还有大量的水库、水渠、山沟上方的空间又没有得到合理的综合利用，采用上述的小档距柔性光伏电站支架的结构，不能解决当前面临的地形和环境问题。因此需要采用大档距柔性支架，通过大档距柔性支架满足以下要求：一、充分利用山沟、渔塘、沟渠及水库上方的空间，大幅度扩大光伏清洁能源建设可选地的范围，提升破碎土地的使用价值；二、减少地桩较多对环境及土地综合利用的影响，推动提升农光互补、渔光互补的价值实现；三、无需平整地形，可避让沟渠、鱼塘及小路，增加光伏电站的实际使用面积；四、节省光伏建设的工程投资。

2、专利号为202210987949.x，名称为《一种大跨距悬索柔性支架》的专利中公开了一种大跨距悬索柔性支架，包括悬索机构和位于悬索机构两端的支撑机构；悬索机构包括若干并列布置的悬索单元，所述悬索单元包括一对承重索和位于承重索之间的稳定索，所述支撑机构包括支撑板、吊索和固定于支撑板下端的若干支撑柱，悬索机构用于安装光伏板结构，支撑机构的支撑板主要用于连接悬索单元。

3、上述对比文件虽然公开了一种大跨距悬索柔性支架，但该柔性支架中由承重索和稳定索组成的悬索单元结构复杂，在大跨距的柔性支架施工过程中安装困难，且位于悬索单元上方的光伏板受到悬索结构的拉扯，容易导致光伏板撕裂，且悬索结构的高度、张紧度均难以调节，无法在长期使用过程中满足悬索的张拉要求，导致光伏板结构的稳定性受到影响。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种满足大档距柔性支架的光伏板铺设要求的柔性光伏支架系统及其施工方法。

2、为实现此目的，本发明所设计的柔性光伏支架系统包括多排用于提升、悬挂和张拉钢绞线并以钢绞线为基础安装光伏板的柔性光伏支架；每排所述柔性光伏支架包括沿其长度方向间隔布置的多根支撑立柱，相邻两根所述支撑立柱的顶部之间固定有至少两根钢绞线，每根所述支撑立柱的顶部均固定有与所述钢绞线的数量对应、用于提升和悬挂所述钢绞线的钢绞线提升悬挂装置，所述钢绞线沿其长度方向间隔固定有多个光伏板支架，每个所述光伏板支架上固定有至少一块光伏板，相邻两排柔性光伏支架之间沿单排柔性光伏支架的长度方向间隔设置有多根间隔棒，所述间隔棒的两端分别与相邻两排柔性光伏支架的光伏板支架固定；多排所述柔性光伏支架的左右两侧和前后两侧均设置有用于张拉钢绞线的锚固结构。

3、优化的技术特征包括单排光伏板支架的数量为光伏板的数量加1；光伏板支架为一种型材结构，光伏板两侧卡接在两个光伏板支架中，光伏板支架包括上部结构，上部结构包括用于卡接连接光伏板的卡接连接部，光伏板支架的下部设置有用于连接固定钢绞线的钢绞线连接部，钢绞线连接部的设置方向垂直于卡接连接部的连接方向。

4、优化方案中卡接连接部包括卡槽，卡槽包括两个方向相反的卡口。

5、相邻的两块光伏板卡接连接在一个光伏板支架两侧的卡接连接部中。

6、两根钢绞线间隔连接在光伏板支架的下部的连接部中。

7、所述钢绞线连接部包括连接槽，连接槽内设置有钢绞线固定组件，用于固定钢绞线。

8、连接槽垂直于卡槽。

9、所述锚固结构采用但不限于拉盘或拉线柱。

10、本发明技术方案中的光伏板支架下部与钢绞线固定连接，上部与光伏板卡接，每根钢绞线与单个光伏板两侧的光伏板支架之间具有两个连接固定点，多个光伏板支架串联在单根钢绞线上，两根钢绞线与光伏板支架形成并联，这样光伏板支架与两根钢绞线构成稳定的串并连接结构，形成四点约束，钢绞线的外部载荷被光伏板支架消化，避免钢绞线的外部载荷导致光伏板撕裂。

11、进一步的，每排所述柔性光伏支架左右两端的钢绞线均连接有横向锚固结构，所述横向锚固结构固定于地下；多排所述柔性光伏支架的前后两侧分别设置有多个与所述间隔棒对应的纵向锚固结构，所述纵向锚固结构与所述光伏板支架之间连接有钢绞线，所述纵向锚固结构固定于地下。

12、进一步的，所述支撑立柱为单支撑立柱；所述单支撑立柱包括同轴固定于桩基孔内的单柱基础管桩和位于所述单柱基础管桩上方、与所述单柱基础管桩同轴固定为一体结构的单柱钢管主柱，所述单柱钢管主柱的顶部固定有与所述单柱钢管主柱成角度布置的横担，所述横担上固定有所述钢绞线提升悬挂装置；单支撑立柱具有占地少、施工简单的特点。

13、另一个优选方案是所述支撑立柱为双支撑立柱,所述双支撑立柱包括竖直布置的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱的顶面位于所述第二立柱的顶面上方，所述第一立柱的底部和所述第二立柱的底部同轴固定于桩基孔内，所述立柱与所述第二立柱之间固定有连接支撑结构，所述第一立柱的顶面和所述第二立柱的顶面分别固定有至少一个用于提升和悬挂钢绞线的钢绞线提升悬挂装置；双支撑立柱承载载荷大，稳定性高。

14、进一步的，所述单柱基础管桩包括同轴插入并固定于所述桩基孔内的单柱基础插接钢管，所述单柱钢管主柱同轴固定于所述单柱基础插接钢管的上方。

15、进一步的，所述单柱钢管主柱与所述单柱基础插接钢管之间设置有一根或多根同轴连接的延续插接钢管，所述一根或多根所述延续连接钢管的底部插入固定于所述单柱基础插接钢管内，所述一根或多根所述延续连接钢管的顶部同轴固定有所述单柱钢管主柱。

16、进一步的，所述单柱基础管桩包括同轴插入并固定于所述桩基孔内的固定管桩段和同轴固定于所述固定管桩段顶部的连接管桩段，所述连接管桩段的上方同轴固定有所述单柱钢管主柱。

17、进一步的，所述第一基础管桩包括同轴插入并固定于所述桩基孔内的第一基础插接钢管，所述第一钢管主柱同轴固定于所述第一基础插接钢管的上方，所述第一钢管主柱包括同轴固定连接的多根第一连接钢管，多根所述第一连接钢管的底部同轴固定于所述第一基础插接钢管的顶部，多根所述第一连接钢管的顶面为覆盖第一连接钢管的管口的支撑平面；所述第二基础管桩包括同轴插入并固定于所述桩基孔内的第二基础插接钢管，所述第二钢管主柱同轴固定于所述第二基础插接钢管的上方，所述第二钢管主柱包括同轴固定连接的多根第二连接钢管，多根所述第二连接钢管的底部同轴固定于所述第二基础插接钢管的顶部，多根所述第二连接钢管的顶面为覆盖第二连接钢管的管口的支撑平面。

18、进一步的，所述连接支撑结构为爬梯结构，其包括沿竖直方向均匀间隔、垂直固定连接于所述第一立柱与所述第二立柱之间的多根支撑连杆。

19、进一步的，所述钢绞线提升悬挂装置包括提升悬挂装置支座和用于固定钢绞线的线夹，所述提升悬挂装置支座的中部固定有用于提升所述线夹高度的线夹提升组件，所述线夹提升组件用于在钢绞线安装后夹持钢绞线，并提升钢绞线对钢绞线进行悬挂支撑。

20、进一步的，所述线夹包括线夹下固定座和可拆卸固定于所述线夹下固定座上方的线夹上固定座，所述线夹下固定座与所述线夹上固定座连接围成钢绞线固定槽，所述钢绞线可穿过并固定于所述钢绞线固定槽内，所述线夹下固定座铰接连接于所述线夹提升组件的下部。

21、进一步的，所述线夹提升组件包括u型提升螺栓，所述线夹提升固定板铰接连接于所述u型提升螺栓的底部，所述u型提升螺栓的顶部穿过所述提升悬挂装置支座的顶部螺纹连接有提升螺母。

22、进一步的，所述线夹下固定座的中部沿垂直于钢绞线布置方向的两侧分别固定连接有一块向上延伸的线夹提升固定板，所述u型提升螺栓的底部垂直连接有悬挂螺栓，其一端为球形，另一端螺纹连接有悬挂螺母，两块所述线夹提升固定板分别铰接连接于所述悬挂螺栓的一端与所述u型提升螺栓之间以及u型提升螺栓与所述悬挂螺母之间(线夹可通过u型提升螺栓与提升螺母的相互配合实现提升，并且，可通过线夹提升固定板与悬挂螺栓的铰接结构使线夹能沿钢绞线的布置方向左右摇摆)。

23、进一步的，所述线夹提升组件下方沿钢绞线方向设置有用于装卸滑轮的滑轮安装结构，滑轮安装结构用于安装钢绞线时支撑滑轮，所述滑轮用于支撑所述钢绞线；所述滑轮安装结构包括沿垂直于钢绞线布置方向开设于所述提升悬挂装置支座顶部的滑轮轴安装槽，所述提升悬挂装置支座内设置有位于两个相对的所述滑轮轴安装槽之间的滑轮转动空间。

24、进一步的，所述光伏板支架包括支架支撑板，所述支架支撑板的上表面固定连接有用于安装和固定光伏板的光伏板固定支架，所述支架支撑板的下表面固定连接有钢绞线固定支架，所述钢绞线可穿过并可拆卸的固定于所述钢绞线固定支架内；所述支架支撑板、所述光伏板固定支架和所述钢绞线固定支架为一体结构。

25、进一步的，所述光伏板固定支架包括垂直固定于所述支架支撑板上表面、沿所述支架支撑板的长度方向布置的光伏板固定支架直板和垂直固定连接于所述光伏板固定支架直板顶部、向所述支架支撑板外侧延伸的光伏板固定支架横板；所述支架支撑板、所述光伏板固定支架直板和所述光伏板固定支架横板围成可与所述光伏板的侧部卡接配合的光伏板卡接槽；所述支架支撑板上可拆卸固定有用于将所述光伏板固定于所述光伏板卡接槽内的光伏板固定组件。

26、进一步的，所述光伏板固定组件包括与所述支架支撑板的外侧部配合、可将所述光伏板的底部与所述支架支撑板的外侧部夹紧的光伏板夹紧部件和与所述光伏板夹紧部件配合、可将所述光伏板固定于所述光伏板夹紧部件内的光伏板锁紧部件；所述光伏板夹紧部件为u型夹板，所述支架支撑板的外侧部位于所述u型夹板的u型槽内；所述光伏板锁紧部件包括垂直穿过所述u型夹板的上下两层夹板、与所述u型夹板的上下两层夹板均通过螺纹连接的光伏板锁紧螺栓。

27、进一步的，所述钢绞线固定支架包括垂直固定连接于所述支架支撑板的底面、沿所述支架支撑板的长度方向布置的钢绞线固定支架板，所述钢绞线固定支架板内可拆卸固定有用于固定所述钢绞线的钢绞线固定组件。

28、进一步的，所述钢绞线固定支架板的长度方向两侧至少开设有一个由所述钢绞线固定支架板的底面延伸至所述支架支撑板的底面、用于安装所述钢绞线固定组件的组件安装槽，所述钢绞线固定组件可拆卸固定于所述组件安装槽内；所述钢绞线固定组件包括位于所述组件安装槽内的钢绞线上固定支架和位于所述钢绞线固定支架板下方的钢绞线下固定支架，所述钢绞线上固定支架的顶部可拆卸的固定于所述支架支撑板上，所述钢绞线下固定支架的最窄处宽度大于所述组件安装槽的槽宽，所述钢绞线下固定支架可拆卸的固定于所述钢绞线上固定支架下方，所述钢绞线上固定支架和所述钢绞线下固定支架围成用于安装并夹紧所述钢绞线的钢绞线固定槽。

29、进一步的，位于同排柔性光伏支架的相邻两根所述支撑立柱之间的钢绞线的中部固定有拉块或通过拉线固定连接相邻两根所述支撑立柱。

30、实现本发明目的的技术方案二：基于上述所述的柔性光伏支架系统的施工方法，包括以下步骤：

31、步骤一：标记支撑立柱和钢绞线的锚固结构的位置；

32、步骤二：支撑立柱基础施工；

33、步骤三：在支撑立柱上进行钢绞线吊挂张紧，锚固施工；选择单排柔性光伏组件左右任意一侧的锚固结构作为锚线端，将单排柔性光伏组件另一侧的锚固结构作为紧线端展放钢绞线；

34、步骤四：吊装单排柔性光伏组件的初始光伏板支架；

35、步骤五：吊装单排柔性光伏组件的初始光伏板支架的光伏板；

36、步骤六：将光伏板安装至单排柔性光伏组件的其余光伏板支架内，吊装单排柔性光伏组件的其余光伏板支架，其中，单排柔性光伏组件的安装包括在钢绞线上连接光伏板支架及在光伏板支架之间配装光伏板；或将光伏板支架与光伏板拼装为单元体，将单元体与钢绞线连接，所述单元体包括第一单元体和第二单元体，所述第一单元体包括第一光伏板、与第一光伏板两侧连接的第一光伏板支架，所述第二单元体包括第二光伏板、与第二光伏板一侧连接的第二光伏板支架；

37、步骤七：重复步骤三至步骤六完成多排柔性光伏支架的施工；

38、步骤八：安装间隔棒，张拉多排所述柔性光伏组件前后两侧的钢绞线。

39、一个优选的技术方案包括：在钢绞线上连接光伏板支架及在光伏板支架之间拼装光伏板：包括拼装首块单元体，首块单元体包括第一光伏板、与第一光伏板两侧连接的第一光伏板支架，将首块单元体的第一光伏板支架与钢绞线连接，将第二光伏板一侧与首块单元体的第一光伏板支架连接，第二光伏板的另一侧连接第二光伏板支架，第二光伏板支架与钢绞线连接，依次完成所有光伏板的拼装。

40、再一个优选的技术方案包括：将光伏板支架与光伏板拼装为单元体，将单元体与钢绞线连接包括：第一单元体与钢绞线连接，将第二单元体与钢绞线连接，将第二光伏板的另一侧与第一单元体的光伏板支架拼合；依次完成所有单元体的拼合。

41、第一单元体包括第一光伏板、与第一光伏板的两侧连接的第一光伏板支架；第二单元体包括第二光伏板、与第二光伏板的一侧连接的第二光伏板支架。

42、优选方案：完成单元体之间的拼合形成拼合体后，移动拼合体后再进行单元体的拼合，直至完成全部单元体的拼合。

43、在另一个优选的技术方案中，在支撑立柱上进行钢绞线吊挂张紧之前，先在支撑立柱上的钢绞线提升悬挂装置上安装滑轮，即在提升悬挂装置支座内、在位于两个相对的所述滑轮轴安装槽之间的滑轮转动空间内安装滑轮；钢绞线一端连接在锚固结构上，钢绞线吊装支撑在滑轮上，沿滑轮牵引展放钢绞线，进而将钢绞线的另一端连接固定在另一端的锚固结构上，通过钢绞线提升悬挂装置夹持提升钢绞线到设计位后，拆除滑轮。

44、本发明的有益效果是：本发明所设计的柔性光伏支架系统为光伏板支架提供承载力的部件为钢绞线，不同截面尺寸的钢绞线可以根据工程需要提供相应的抗拉强度。采用预制拉盘，为钢绞线提供着力点，可依据受力大小及地质条件，设计拉盘大小及埋深，张拉结构安全可靠，埋设方便、钢绞线放线、紧线等施工，均可以在地面操作，无需高空作业，方便快捷。光伏组件阵列之间，增设了间隔棒，并在其连线两端设置了对地拉线及拉盘，防止光伏组件受大风影响产生摇摆和翻转事故，依靠拉线提供的张力，进一步减少了风荷载对支撑主柱的影响。在每档光伏组件弧垂的最低点，增设弹性平衡拉线，抵抗负风压引起的光伏组件升力。采用架空线力学性计算的方法，解决了柔性光伏支架的各种工况受力及弧垂的关系，确保了本系统的安全与经济性。本系统的光伏板支架的抗裂性能好，系统用钢材量少，造价适中，对场地基础要求小，预装性强，大大缩短了施工周期。大跨度和灵活的操作方式可以最大化的实现土地空间利用率，确保系统通风性能，发电效率高。