三索東西向光伏柔性支架結構探索及應用

中圖分類號：TM615 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）24-0174-04

Abstract：Asnew energyprojectsenteraperiodofrapiddevelopment，photovoltaic power generationisincreasing dayby day，butlandresourcesarealsoinshortsuplyUndercomplexterrinconditions，thetraditioalfixedbracketmodelhasore andmoredrawbacks.Duetothelimitationsof terrinconditions，traditionalfixedbracketscannotbeusedandinstaled inmany cases，whichreduceslanduseeficiencyandafectstheoverallphotovoltaicpowergenerationcapacityTheemergenceofflexible bracketshassolvedtheaboveproblemswell.Withthehelpofflexiblebrackets，theyplayasupportingroleforphotovoltaic panelsandliveloads，whichnotonlyensuresthestabiltyoftheoverallstructure，butalsoimproveslandutilization.Thisarticle willtaketheimplementationofspecificprojectsasanexampletoproviderelevantexplanationsforreferenceforsimilarprojects.

Keywords： triple cable; flexible support; photovoltaic power generation; east-west direction; support structure

太陽能的開發與利用是調整能源發展戰略及電力結構的關鍵舉措，隨著各地對環境污染、能源消耗問題的關注，光伏發電產業受到更多的重視。通過建設光伏電站，對能源結構予以改善，實現經濟與環境的可持續發展。為實現國家雙碳戰略目標，新能源光伏發電行業逐漸向陡坡、起伏和不規則變化的山地光伏進軍，柔性支架結構體系成為解決光伏組件在山地光伏項目中布置的一個技術方向。針對陜西區域黃土地近梯田地形條件下的山地光伏，經過研究實踐，形成了一種三索東西向光伏柔性支架結構施工方法。本方法施工方便、可實施性強、施工完成后結構穩定性高，能夠解決山地項目采用傳統固定支架靈活度不足且經濟性不夠理想的現狀，極大地提高施工效率及土地利用率1，同時增加了發電容量，經濟、社會效益和可推廣價值高。本方法應用成效顯著，得到了建設單位及各單位的一致好評。該方法中已申請專利《大跨度柔性光伏組件滑移安裝輔助裝置》（專利號：ZL202420018717.8）、《光伏板安裝輔助裝置》（專利號：ZL202322899578.2）。

1支架特點

相比于傳統的剛性支架有以下特點。

第一，適用地形廣泛，能夠在相對復雜地形下對光伏組件布置安裝，土地利用率提高。

第二，支架結構整體穩定、布置靈活，保證最佳發電傾角，較傳統固定支架提升發電量。

第三，光伏陣列跨度大，凈高可根據土地性質要求調整，特別是農光互補項目，實現下部空間的利用。

第四，樁基數量比固定支架大幅減少，縮減施工周期，提高安裝效率。

第五，光伏板布置密度高，比固定支架系統節約用地約四分之一，有較好的綜合效益。

2 適用范圍

可適用于采用三索結構倒角錐的東西向光伏柔性支架結構施工，適用于陜西區域黃土地近梯田地形條件或其他類似山地條件。

3 工藝原理

本方法是通過樁基、支架安裝、主副索布設和張拉、抗風系統安裝等，形成一個穩定的東西向光伏柔性支架結構的施工過程。施工完成后的柔性支架結構，能夠將光伏組件陣列構成一個穩定的空間整體，有效抵御風振，大幅降低光伏組件隱裂現象的發生。本施工方法可達到跨度 30～200m ，真正實現土地、空間利用率的最大化，應用場景廣泛。

4施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

施工準備—測量放線一鉆機引孔—管樁基礎施工一支架安裝一主索張拉一組件安裝一四角錐安裝一抗風索安裝一驗收。

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

1）根據施工內容提前組織人員及機械，優先選擇具有山地光伏施工經驗的隊伍。

2）按選定位置及數量進行試樁，各力學性能滿足要求后進行工程樁施工。

3）按工期要求及現場條件，制定切實可行的施工計劃，以便組織人員、材料、機器

4）施工前必須對人員進行安全技術教育培訓。

4.2.2 測量放線

1）放樣前整個場地內建立統一的控制網，作為各地塊定位、放線的依據?？刂凭W點的測量，應進行閉合誤差校核，誤差值在1/5000內，可按比例修正，超出允許誤差時需復測[2]。

2）控制點設置牢固穩定，保證不變位。根據設計坐標進行樁位放線并做出標記。

4.2.3 鉆機引孔

鉆孔機就位后鉆尖對準樁位點，要求誤差小于等于 10mm 。調整鉆機，使整機穩定且保證主鉆桿垂直地面，主桿垂直度小于等于 10mm 。鉆桿直徑不大于0.9倍樁徑，在鉆桿的合適位置設置參考線，使深度滿足要求。成孔質量要求：孔的中心位置偏差： ±10mm 樁深允許偏差 -10mm ，垂直度偏差小于等于 5‰ 樁長。

4.2.4 樁基施工

樁位放樣完成并鉆孔合格后，選用適當規格的打樁機樁基施工，預制管樁強度不小于C80。

1）插樁：待打樁機夾緊樁頭扶正就位，將管樁插入樁孔后，用2臺經緯儀雙向控制樁的垂直度，條件不具備也可采用2個線錘進行控制，經過樁機導架的調整，確保位置和垂直度符合要求3]。

2）壓樁：壓樁前，樁身上要有刻度參考標記，以便觀察入土深度。在管樁的沉入過程中，觀察樁身垂直度，防止偏移。待樁身沉入設計深度后停止壓樁。當遇下列情況應停止壓樁，采取有效措施后方可繼續施工。

① 貫人度發生急劇變化； ② 樁身突然傾斜、移位； ③ 樁頭破碎或樁身開裂； ④ 附近地面有嚴重隆起現象[4]。

壓樁過程中，嚴格控制管樁垂直度（小于樁身5‰ ）標高及坐標偏差，否則影響整垮傾角走向。具體要求：端部樁 X 軸、 Y 軸允許偏差 ±50mm ，抗壓樁 Z 軸允許偏差 ±5mm ，抗拔樁 Z 軸允許偏差士 50mm ;中部樁 X 軸、Y軸允許偏差 ±20mm Z 軸允許偏差 +50mm 。

4.2.5 支架安裝

支架類型分為端部、中部支架。核查編號：支架組裝前根據圖紙的編號逐個檢查構件是否與基礎對應，核實無誤后方可進行施工。支架組裝：在空地上組裝各種規格的支架。支架焊接：將組裝好的端部及中部支架分別吊至樁頭正上方穩住，精準調整位置后固定并進行焊接作業。支架底座滿焊在樁頭鋼板上，保證與樁頭鋼板中心重合，安裝允許轉角誤差小于 1^° 。

4.2.6 主索張拉

2根預應力主索采用 1×7-415.2-1860 熱鍍鋅鋼絞線，護套為 1.2mm 高密度聚乙烯。

主索展放：預應力鋼絞線盤固定在放線盤上，將鋼絞線與牽引繩牢靠固定，利用卷揚機將所在位置的兩根鋼絞線牽引至預定位置，丈量好長度后截斷。展放過程中避免鋼絞線與構件的摩擦，以免損壞桿件和鋼絞線保護層。

主索張拉：張拉基本原則是以張拉力的控制為主，撓度控制為輔。使用預應力高壓油泵張拉時，主索開始受力控制在 2MPa 以內，檢查鋼構件受力無問題后繼續張拉到設計值。跨度較小時，可以采用一端張拉，當跨度過大時（超過 200m 或地形較為復雜時宜采用兩端同時張拉。主索張拉完成后立即在所有中部支架橫梁緊貼滾簡兩側安裝 15^# 鋼絲繩夾固定，端部支架外側用專用主索錨具緊固，并用專用錨具護套進行保護。

張拉標準：使用張力計進行主索張力測量，張拉完成后測量一次，組件安裝完成后測量一次，做好測量記錄（抽測 10% 左右）。初使張拉時撓度控制標準為0.01L ，組件安裝完成后主索撓度控制標準為 _0.02L 如果不滿足要求需進行二次張拉直至滿足要求為止。根據跨數采用不同的張拉力：1-2跨， 25～30kN ：3-6跨， 30～40kN;7-10 跨， 40～50kN 。

注意事項：主索重復張拉不宜超過2次，張拉行程不宜過大，以避免張拉過程中對夾片內齒的過度磨損，防止后期出現主索在錨具處脫落的情況。張拉過程中應保證張拉千斤頂與主索在同一條直線上，不得使主索在張拉端形成夾角，主索不得在 -10^°C 以下張拉。主索張拉過程中，重點檢查中部及端部支架有無異常變形，若發現異常情況，及時停止張拉并校正。

4.2.7 組件安裝

待主索張拉驗收合格后進行組件安裝，最高效的方法是滑移法。安裝時要注意對主索護套的保護。安裝順序：專用連接件與組件固定 $$ 組件吊裝至主索上初連接 $$ 滑動組件并預留下一塊的位置 $$ 將固定好連接件的組件吊至預留位置 $$ 滑動組件預留下一塊組件位置，如此反復直至同一跨所有組件滑動到相應位置后，在組件的正下方利用專業工具對組件連接件螺母進行二次緊固，并安排專人對所有螺栓進行檢查，避免漏擰。

4.2.8 角錐安裝

倒角錐屬于抗風系統的主要構件之一。先將角錐在空地上拼裝完成，把角錐固定在主索上，連接2個角錐支撐桿。角錐與主索之間連接用U型抱箍抱住主索，穿過角錐耳板用螺母固定，U型螺栓的螺母為防松螺母，安裝角錐時不能一次擰緊，待調整好位置及安裝好撐桿后再擰緊，同方陣內角錐保持一條直線。

4.2.9 抗風索安裝

抗風系統包括倒角錐、撐桿、抗風索3部分?？癸L索系統由穩定索、斜向抗掀索、縱向聯系索及地錨索組成（圖1），抗風索安裝后使用手動葫蘆將抗風索拉緊使其處于受力狀態。各構件安裝順序：角錐與主索固定" " 斜向抗掀索、地錨索穿過角錐頂部的U型螺栓" " 穩定索、聯系索穿過底部的U型螺栓" " 撐桿安裝" " 穩定索張拉" " 聯系索張拉" " 斜向抗掀索張拉" " 地錨索張拉。

圖1抗風示意圖

4.2.10 完工驗收

各工序施工完成后按照質量驗收要求進行聯合驗收，合格后進入后續施工，同時做好成品保護。

5 材料與設備

主要材料：預制管樁、鋼構件、 ?Φ^15.2 鋼絞線、 ?φ10 鋼絞線、繩夾、地錨、防銹漆、焊條、連接件和U型螺栓等。

主要機具：引孔機、打樁機、挖掘機、吊車、裝載機、汽車吊、經緯儀、RTK、卷尺、電焊機、鏈條葫蘆、切割機、電動扳手、千斤頂、安全帶和鋼絲繩等。

6 質量控制

驗收標準]： ① GB/T50796—2012《光伏發電工程驗收規范》; ②GB 50300—2013《建筑工程施工質量驗收統一標準》; ③ GB 50205—2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》。

進場材料應進行質量檢驗，審查合格證明書，確保質量合格，并報監理工程師驗收，對未經驗收或不合格品不得投入使用；施工前圖紙會審，設置質量控制點，并進行技術交底，保證施工作業符合規范及圖紙要求；樁基礎、鋼支架、主索、組件安裝和抗風系統等工序嚴格按照規范施工，必須確保上一道工序合格后方可進行下道工序；現場定期對工器具和儀器等進行檢查，并定期進行計量檢驗，保證儀器的精確度。

7安全措施

在安全、文明施工管理上做到思想到位、組織到位、責任到位、措施到位，嚴格按施工制度組織施工。建立健全項目安全生產責任制度，對施工生產中的危險源進行辨識，采取安全教育培訓和安全生產保障措施，確保施工安全的全面受控。

特種作業持證上崗，施焊作業使用相應的勞動保護措施；現場安裝、切割及焊接作業均應有詳盡的安全技術交底并配備滅火器材?，F場用電符合JGJ46—2005《施工現場臨時用電安全技術規范》要求。高處作業施工前必須進行安全教育培訓，正確佩戴安全帽等勞動用品。施工前必須保證作業面防護措施完整，無安全隱患，保證無臨邊及高處作業風險。特殊季節應保證人員的環境衛生，防止中暑、中毒、預防職業??；在5級及以上的大風及暴雨、打雷、大霧等惡劣天氣，應停止露天安裝作業。

8 環護措施

制定環境保護管理制度，保護和改善好施工現場的生活、生態環境，防止由于施工造成環境污染，保障施工場地周圍和施工人員的身體健康，努力做好建筑施工現場的環境保護工作。利用本方法，減少了傳統固定支架施工中的大量土方開挖，防止了水土流失。

9 應用實例

本方法已在某項目推廣應用。位于陜西省某市，直流側裝機容量 120MWP ，用地面積約2900畝（1畝約等于 667m² ，標準單跨采用1行28列豎向布置。項目建成后在運行期25a內年均發電量約15262萬kWh。

監理單位及建設單位已對柔性支架進行完工驗收，且均合格。該電站運行情況良好，安全可靠。

10 結束語

隨著經濟的快速發展，能源需求快速增長，能源消耗總量也隨之增長。因此，國家倡導發展光伏發電等可再生清潔能源是改善國家能源供給結構，支撐國家經濟長期可持續發展和保障國家能源安全的重要舉措。光伏柔性支架系統的應用不僅可以有效地解決山地、溝壑、魚塘、污水處理廠和停車場等復雜地形上建設光伏電站的問題，還可以節約耕地面積，降低施工、安裝成本，提高施工人員的安全度，將光伏電站建設的既經濟又美觀，有效地降低項目建設成本，在相同面積的區域，柔性支架的容量大約為常規固定支架的2.5～3倍，極大地提升土地利用率。顯然，大跨度柔性支架結構經濟效益及社會效益十分顯著，值得大范圍推廣應用。

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