浅谈高原光伏支架的拼装方法

摘要：光伏组件支架安装一般由前柱、后柱、檩条、檩托、斜梁、斜撑、背拉杆连接件、檩条连接件及压块组成，本文主要论述一种新型光伏支架的拼装方法，现有技术中光伏支架的拼装方法是：首先浇注桩基，其次安装基础支架，最后安装檩条。这种安装方法的缺陷在于高处的檩条已经高于施工工人的身高，工人必须配置脚手架才能完成全部的檩条安装，搭建脚手架和攀爬脚手架对施工效率影响很大，严重制约了光伏支架安装工程的施工进度。

关键词：搭建脚手架、安装脚手架、施工效率、施工进度

一、光伏发电的优势

自十七世纪以来，世界人口从5亿增加到60亿，增长了12倍；伴随着人口的逐渐增长，煤炭消耗也从每年的1亿吨增长到了150亿吨。随着全球人口的增长、能源消耗的增加和环境问题的严峻，可再生能源的开发利用正在加速发展,太阳能由于其突出的优势而被定位为最具前景的未来能源。地球表面所接受的太阳能约为1.704*10GWh/年，是全球能量需求的35000倍，具有无尽的潜力。

我国属于世界太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。我国西藏、内蒙古、新疆、内蒙古、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高的，属世界太阳能资源丰富地区之一。自大兴安岭西麓向东南，穿黄河沿青藏高原东侧到西藏东南，将全国分为东西两大部分。西部远离海洋，受海洋潮湿气流影响很弱，全年气候干燥，中低云量较少，所以总辐射量较大；东部以内蒙东部和华北较大，长江中下游与东北的总辐射量相当。广东沿海和台湾、海南沿海总辐射量都较大，是东部总辐射量最丰富地区之一。在东部川黔地区为低值中心，这一地中心与世界上太阳能随纬度的分布规律相反，一般随纬度增总高辐射在减少。但这一地区出现川黔低值中心，这一地中心与世界上太阳能随纬度的分布规律在增加。这种南低北高的现象是因为该地区处于青藏高原的东麓背风坡，是南北两股气流绕流绞碎交绥的地方，天气系统活动频繁，云量较多，影响直接辐射削弱，形成了低中心。我国太阳能理论总储量为147X108GWh/年。从理论上讲除去农田、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装太阳能光伏组件。我国荒漠面积108平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区。如果利用十份之一的荒漠安装并网光伏系统，按照目前100KWp/m2的一般技术水平，则装机容量就达大约1.08x10KWp。按照目前并网光伏发电技术水平保守地按每年100KWh/m2计算，这十分之一的荒漠面积每年可发电108000亿kWh；按照平均每年额定运行1400小时计算，折算装机功率为1928GW，相当于128座三峡电站。可以提供我国2002年1654亿kWh的耗电量的3.2倍。换句话说只需要全部荒地面积的3%，即在3.3万平方公里面积上安装3310GWp并网光伏发电系统就可以提供我国2002年全年耗电量。我国建筑占地面积总计约2亿m2，假如1%的屋顶用太阳能光伏组件覆盖，每年就可以提供2亿kWh电能。从上述数据可以总结为：搞太阳能光伏发电，利用我国的荒漠资源，是变废为宝，保障我国能源供应战略安全、大幅减小排放和可持续发展的重大战略举措。

二、具体拼装方法

光伏支架主要用于承载光伏电池板及其配套的相关设备，主要包括桩基、支架和檩条三大部分。桩基一般为混凝土桩基，由施工人员根据施工图纸在场地上提前灌注完成，桩基上预留用于安装立柱的预埋件。基础支架主要包括前立柱、后立柱和斜梁，有时候还设置斜支撑等用于增强基础支架的部件；其中前立柱的高度小于后立柱的高度，斜梁的两端分别连接前立柱和后立柱以便保持倾斜，檩条水平的安装在斜梁上。

一般而言，一个光伏支架的宽度大约18米(光伏支架的宽度等于檩条的长度)，需要大约六个彼此间隔均匀的基础支架，多根檩条水平的横置在六个基础支架上。檩条沿着斜梁均匀布置，因此不同的檩条高度不一，最高处的檩条大约为2.3米。

下面结合具体实施方式对文作进一步详细说明。如图1所示，本实施例所需要安装的光伏支架包括桩基1、基础支架和檩条2，其中基础支架包括前立柱3、后立柱4、斜梁5和斜支撑6。

图1

本文所描述的拼装方法主要由五部组成，其主要包括如下步骤：

步骤1：桩基1施工；桩基1为混凝土桩基1，依照图纸提前定点施工，桩基1上应预留用于安装立柱的预埋件；

步骤2：将前立柱3安装在桩基1上；

步骤3：如图2所示，将斜梁5与前立柱3组装，将檩条2和后立柱4组装在斜梁5上；在此阶段，斜梁5平放在地面上，安装檩条2时无需脚手架；

图2

步骤4：如图3所示，人工将斜梁5和檩条2抬起，使得后立柱4竖直，将后立柱4固定在桩基1上；抬起整个斜梁和檩条的操作有时候是由人工进行的，为了降低工人的劳动强度，可以在步骤3中先行组装部分位于高处的檩条，剩余无需利用脚手架安装的檩条在步骤5中完成组装。

图3

步骤5：将斜支撑6安装至斜梁5和后立柱4上。

在本文所论述的安装方法中，以班组为单位进行步骤2-5，在完成步骤2-4之后，留一人或部分班组成员进行步骤5，剩余班组成员进行下一个光伏支架的步骤2-4。

本实施例的光伏支架前立柱3高度为412mm，后立柱4高度为2093mm，斜梁5长度为4200mm，檩条2长度为18390mm；一个光伏支架包含六个基础支架和五根檩条2，六个基础支架并列布置，相邻的基础支架之间的距离为3400mm。

所有的混凝土桩基1提前施工完成，基础支架和檩条2的安装以班组为单位进行操

作。一个班组9名施工工人，步骤2-4由全部班组成员分工合作进行，完成之后留一名工人进行步骤5，其余班组成员进行下一个光伏支架的步骤2-4，以此循环安装所有的光伏支架。

三、结论

本文所述的光伏支架的拼装方法在支起斜梁之前安装檩条，相比于传统的安装方法，省略了搭建脚手架和攀爬脚手架的过程，简化了光伏支架的安装步骤，缩短了光伏支架的施工工期并降低了施工成本。

一个包含9名施工工人的班组，一天能够安装14个支架；作为对比，同样的施工班组如果使用传统的安装方法一天只能安装6个支架；本实施例的光伏支架的安装方法能够将光伏支架的施工效率提高大约2.3倍，显著缩短了光伏支架的施工工期。