淺談高原光伏支架的拼裝方法

摘要：光伏組件支架安裝一般由前柱、后柱、檁條、檁托、斜梁、斜撐、背拉桿連接件、檁條連接件及壓塊組成，本文主要論述一種新型光伏支架的拼裝方法，現(xiàn)有技術(shù)中光伏支架的拼裝方法是：首先澆注樁基，其次安裝基礎(chǔ)支架，最后安裝檁條。這種安裝方法的缺陷在于高處的檁條已經(jīng)高于施工工人的身高，工人必須配置腳手架才能完成全部的檁條安裝，搭建腳手架和攀爬腳手架對(duì)施工效率影響很大，嚴(yán)重制約了光伏支架安裝工程的施工進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：搭建腳手架、安裝腳手架、施工效率、施工進(jìn)度

一、光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)

自十七世紀(jì)以來(lái)，世界人口從5億增加到60億，增長(zhǎng)了12倍；伴隨著人口的逐漸增長(zhǎng)，煤炭消耗也從每年的1億噸增長(zhǎng)到了150億噸。隨著全球人口的增長(zhǎng)、能源消耗的增加和環(huán)境問題的嚴(yán)峻，可再生能源的開發(fā)利用正在加速發(fā)展,太陽(yáng)能由于其突出的優(yōu)勢(shì)而被定位為最具前景的未來(lái)能源。地球表面所接受的太陽(yáng)能約為1.704*10GWh/年，是全球能量需求的35000倍，具有無(wú)盡的潛力。

我國(guó)屬于世界太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一，全國(guó)總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)。我國(guó)西藏、內(nèi)蒙古、新疆、內(nèi)蒙古、寧夏、內(nèi)蒙古高原的總輻射量和日照時(shí)數(shù)均為全國(guó)最高的，屬世界太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)之一。自大興安嶺西麓向東南，穿黃河沿青藏高原東側(cè)到西藏東南，將全國(guó)分為東西兩大部分。西部遠(yuǎn)離海洋，受海洋潮濕氣流影響很弱，全年氣候干燥，中低云量較少，所以總輻射量較大；東部以內(nèi)蒙東部和華北較大，長(zhǎng)江中下游與東北的總輻射量相當(dāng)。廣東沿海和臺(tái)灣、海南沿?？傒椛淞慷驾^大，是東部總輻射量最豐富地區(qū)之一。在東部川黔地區(qū)為低值中心，這一地中心與世界上太陽(yáng)能隨緯度的分布規(guī)律相反，一般隨緯度增總高輻射在減少。但這一地區(qū)出現(xiàn)川黔低值中心，這一地中心與世界上太陽(yáng)能隨緯度的分布規(guī)律在增加。這種南低北高的現(xiàn)象是因?yàn)樵摰貐^(qū)處于青藏高原的東麓背風(fēng)坡，是南北兩股氣流繞流絞碎交綏的地方，天氣系統(tǒng)活動(dòng)頻繁，云量較多，影響直接輻射削弱，形成了低中心。我國(guó)太陽(yáng)能理論總儲(chǔ)量為147X108GWh/年。從理論上講除去農(nóng)田、草原、森林、河流、湖泊、道路等，在任何荒地和建筑物上都可以安裝太陽(yáng)能光伏組件。我國(guó)荒漠面積108平方公里，主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū)。如果利用十份之一的荒漠安裝并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，按照目前100KWp/m2的一般技術(shù)水平，則裝機(jī)容量就達(dá)大約1.08x10KWp。按照目前并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)水平保守地按每年100KWh/m2計(jì)算，這十分之一的荒漠面積每年可發(fā)電108000億kWh；按照平均每年額定運(yùn)行1400小時(shí)計(jì)算，折算裝機(jī)功率為1928GW，相當(dāng)于128座三峽電站?？梢蕴峁┪覈?guó)2002年1654億kWh的耗電量的3.2倍。換句話說(shuō)只需要全部荒地面積的3%，即在3.3萬(wàn)平方公里面積上安裝3310GWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)就可以提供我國(guó)2002年全年耗電量。我國(guó)建筑占地面積總計(jì)約2億m2，假如1%的屋頂用太陽(yáng)能光伏組件覆蓋，每年就可以提供2億kWh電能。從上述數(shù)據(jù)可以總結(jié)為：搞太陽(yáng)能光伏發(fā)電，利用我國(guó)的荒漠資源，是變廢為寶，保障我國(guó)能源供應(yīng)戰(zhàn)略安全、大幅減小排放和可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。

二、具體拼裝方法

光伏支架主要用于承載光伏電池板及其配套的相關(guān)設(shè)備，主要包括樁基、支架和檁條三大部分。樁基一般為混凝土樁基，由施工人員根據(jù)施工圖紙?jiān)趫?chǎng)地上提前灌注完成，樁基上預(yù)留用于安裝立柱的預(yù)埋件。基礎(chǔ)支架主要包括前立柱、后立柱和斜梁，有時(shí)候還設(shè)置斜支撐等用于增強(qiáng)基礎(chǔ)支架的部件；其中前立柱的高度小于后立柱的高度，斜梁的兩端分別連接前立柱和后立柱以便保持傾斜，檁條水平的安裝在斜梁上。

一般而言，一個(gè)光伏支架的寬度大約18米(光伏支架的寬度等于檁條的長(zhǎng)度)，需要大約六個(gè)彼此間隔均勻的基礎(chǔ)支架，多根檁條水平的橫置在六個(gè)基礎(chǔ)支架上。檁條沿著斜梁均勻布置，因此不同的檁條高度不一，最高處的檁條大約為2.3米。

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)文作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)施例所需要安裝的光伏支架包括樁基1、基礎(chǔ)支架和檁條2，其中基礎(chǔ)支架包括前立柱3、后立柱4、斜梁5和斜支撐6。

圖1

本文所描述的拼裝方法主要由五部組成，其主要包括如下步驟：

步驟1：樁基1施工；樁基1為混凝土樁基1，依照?qǐng)D紙?zhí)崆岸c(diǎn)施工，樁基1上應(yīng)預(yù)留用于安裝立柱的預(yù)埋件；

步驟2：將前立柱3安裝在樁基1上；

步驟3：如圖2所示，將斜梁5與前立柱3組裝，將檁條2和后立柱4組裝在斜梁5上；在此階段，斜梁5平放在地面上，安裝檁條2時(shí)無(wú)需腳手架；

圖2

步驟4：如圖3所示，人工將斜梁5和檁條2抬起，使得后立柱4豎直，將后立柱4固定在樁基1上；抬起整個(gè)斜梁和檁條的操作有時(shí)候是由人工進(jìn)行的，為了降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以在步驟3中先行組裝部分位于高處的檁條，剩余無(wú)需利用腳手架安裝的檁條在步驟5中完成組裝。

圖3

步驟5：將斜支撐6安裝至斜梁5和后立柱4上。

在本文所論述的安裝方法中，以班組為單位進(jìn)行步驟2-5，在完成步驟2-4之后，留一人或部分班組成員進(jìn)行步驟5，剩余班組成員進(jìn)行下一個(gè)光伏支架的步驟2-4。

本實(shí)施例的光伏支架前立柱3高度為412mm，后立柱4高度為2093mm，斜梁5長(zhǎng)度為4200mm，檁條2長(zhǎng)度為18390mm；一個(gè)光伏支架包含六個(gè)基礎(chǔ)支架和五根檁條2，六個(gè)基礎(chǔ)支架并列布置，相鄰的基礎(chǔ)支架之間的距離為3400mm。

所有的混凝土樁基1提前施工完成，基礎(chǔ)支架和檁條2的安裝以班組為單位進(jìn)行操

作。一個(gè)班組9名施工工人，步驟2-4由全部班組成員分工合作進(jìn)行，完成之后留一名工人進(jìn)行步驟5，其余班組成員進(jìn)行下一個(gè)光伏支架的步驟2-4，以此循環(huán)安裝所有的光伏支架。

三、結(jié)論

本文所述的光伏支架的拼裝方法在支起斜梁之前安裝檁條，相比于傳統(tǒng)的安裝方法，省略了搭建腳手架和攀爬腳手架的過(guò)程，簡(jiǎn)化了光伏支架的安裝步驟，縮短了光伏支架的施工工期并降低了施工成本。

一個(gè)包含9名施工工人的班組，一天能夠安裝14個(gè)支架；作為對(duì)比，同樣的施工班組如果使用傳統(tǒng)的安裝方法一天只能安裝6個(gè)支架；本實(shí)施例的光伏支架的安裝方法能夠?qū)⒐夥Ъ艿氖┕ば侍岣叽蠹s2.3倍，顯著縮短了光伏支架的施工工期。