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创新设计 | 412永利皇宫网站双面光伏组件支架解决方案引领单面发电到双面发电的变革(三)

06支架仿真验证

6.1 支架整体仿真验证
为验证支架整体的稳定性和承载能力,通过ABAQUS有限元软件对支架进行仿真。根据《建筑结构荷载规范》及《光伏发电站设计规范》,以河南郑州项目为例,该地区25年基本风压为0.38kn/m2,通过本文4.1条调整后风压取值0.72kn/m2。通过面荷载施加给支架体系。图11及图12分别为排架式和行架式支架整体仿真结果,结果显示风压产生的结构横梁最大位移分别约0.19mm、0.49mm,小于横梁计算跨度的1/250,满足《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)。风压产生的柱侧侧移分别为0.1mm、0.36mm,小于柱高的1/60,同样满足规范要求。因此结构整体稳定性符合要求。

图11 排架式支架稳定性分析

图12 行架式支架稳定性分析
需要指出,排架式支架比行架式支架结构约束更多,超静定次数更高,因此结构位移小,稳定性好。从结构稳定性角度,本文推荐采用排架式支架结构体系。
6.2 压块与横梁节点仿真验证

为验证压块与横梁节点部位的受力,取一根横梁采用三维应力单元进行仿真分析。风荷载施加到压块上,通过压块传递给横梁,三角连接件底部设置固定支座,见图13,横梁通过三角支座固定。

图13  风压施加图
设计规范要求,支架采用的螺栓均固定拧紧。因此,各部分可视为紧密结合,不产生滑移,采用共单元节点进行仿真分析。通过图14及图15可以看出,风压产生的最大应力在横梁上,为160.2MPA,小于钢材强度设计值215MPA。

图14  整体仿真结果
 

图15 风压产生的应力图
从图16可以看出,风压产生的最大位移为0.95mm(特别指出该位移与图11、12所示位移不同,是因为荷载施加方式不同,图11及图12仅为验证结构体系整体稳定性,因此荷载采取沿横梁施加线荷载的方式),横梁截面无翘曲,因此,该创新压块节点满足强度要求。

图16 风压产生的位移图


图17及图18为风吸力作用下,节点与横梁的位移和应力图。最大位移发生在压块上,为0.58mm,最大应力发生在横梁上为96MPA,同样小于钢材强度设计值215MPA。因此,风吸力作用下,节点和横梁同样满足强度要求。
 

图17 风吸力产生的位移图

图18 风吸力产生的应力图
07应用案例

本创新解决方案通过取消光伏支架檩条,将双面组件支架安置在横梁上,然后在前后立柱设置纵向支撑的方式,采用常见的材料,适用性强,既解决了双面光伏组件背后遮挡的问题,又提供了足够的支架支撑。通过实际工程检验,取得了良好的效果。案例照片见以下附图。

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