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自2021年以來，柔性支架開始逐漸出現(xiàn)在業(yè)主的招標采購當中，大唐、華電科工、中國電建、國電南自以及國家電投等央企已經(jīng)陸續(xù)就柔性支架進行了約1GW的項目招標。在去年華能550MW光伏EPC招標中，幾乎報出了2021年以來的最低總包價格。據(jù)知情人透露，其原因之一在于某標段采用了柔性支架，在復雜地形電站上，柔性支架的項目施工成本遠低于常規(guī)支架。

事實上，柔性支架并非什么新鮮技術，早在此前的領跑者項目中就有過相關應用，隨著近幾年技術的推陳出新以及光伏項目開發(fā)場景的愈發(fā)廣闊，柔性支架在其成本和環(huán)境適應性方面開始發(fā)揮其獨有的經(jīng)濟和技術優(yōu)勢，逐漸受到了業(yè)主的追捧。在2021年10月由光伏們主辦的第六屆新能源電站設計、工程與設備選型研討會上，來自羲和電力有限公司董事長顧華敏、魯電國華（山東）機電設備有限公司的特約專家何春濤兩位專家就柔性支架方面進行了相關分享。本文根據(jù)演講內(nèi)容整理，僅供讀者參考。

柔性支架鑒于其結(jié)構的獨特性，其應用場景非常廣泛，類似于污水處理廠、農(nóng)光互補、漁光互補、山地光伏、以及停車場光伏等均可普遍適用。像國利英核、中機國能浙江公司、通威、天合、北京中科中電、山西院、河北能源院、哈工大、東南大學等都有關相關的項目應用或技術研究。


在結(jié)構方面，柔性支架大體可分為單層懸索體系、預應力雙層索系（承重索+穩(wěn)定索）、預應力索網(wǎng)、混合體系、張弦（梁、桁架）+索拱、弦支穹頂、橫向加勁+等幾種結(jié)構。大跨距預應力懸索柔性支架結(jié)構型式則包含承重、組件索、索桁架間撐桿、樁柱、邊錨系統(tǒng)、鋼梁、索桁架撐桿等關鍵部分。


“組件索是兩根形成一個組件的傾角，這個傾角可以在10度到20度之間進行調(diào)整，無垂度、組件無方位角，可完全正南布置，是一個通索的概念；組件下面的是承重索，承擔了大部分的上拱的力和風荷載，這三根索形成了一個雙層索結(jié)構；然后通過索桁架間撐桿，形成一個前后左右立體的索網(wǎng)結(jié)構”，顧華敏認為，這種結(jié)構不是最復雜的，也不是最炫的，但是我認為它是最能夠結(jié)合到成本和多應用場景的一個方式。比它便宜的單層索結(jié)構很難實現(xiàn)大跨距，長懸梁加索的結(jié)構可以實現(xiàn)更大垮距，但成本較高，總體而言，這種結(jié)構是最適宜推廣的。”


預應力懸索柔性光伏支架的特點

事實上，柔性支架近年來一直在進行技術以及結(jié)構方面的迭代。何春濤表示“第一代柔性支架解決了大跨距、高凈空的問題，但由于以鋼絲繩為組件支撐，在大風作用下，組件發(fā)生發(fā)生扭曲，碰撞造成光伏組件隱裂。通過改進，采用雙層預應力索結(jié)構支撐光伏組件并增加了排間連桿，解決了第一代柔性支架容易造成隱裂的問題。第二次迭代用高強度低松弛預應力鍍鋅鋼絞線作為光伏組件的支撐，不僅解決了易隱裂的問題，還進一步簡化了支架結(jié)構，降低了成本。”


就預應力懸索柔性光伏支架的項目案例，顧華敏以泗洪領跑者項目中柔性支架的應用、結(jié)構設計以及施工等方面進行了詳細介紹。



據(jù)介紹，“三峽新能源泗洪國家領跑者光伏電站工程，項目總裝機容量為100MW，應用了兩種柔性支架方案。在具體結(jié)構方面，每排組件下布置有3根預應力鍍鋅鋼絞線或高釩索，其中2根組件索直徑12.7mm，承重索直徑為15.2mm。通過撐桿體系與組件索形成結(jié)構整體。東西向端跨設置鋼梁、樁柱一體及邊拉桿支撐體系，邊拉桿采用變徑錨桿基礎；中跨設置鋼梁與樁柱一體支撐體系。泗洪項目中間跨距34米，柱子離地5米，南北柱子跨距6米多，無論是廊道還是日光都非常好，對土地干擾也非常少。此外，透光、通風條件都比較優(yōu)越，距離地面較高的結(jié)構帶來了影子較大的變動，沒有哪個地方永遠照不到太陽，幾乎適合各類農(nóng)作物的種植”



在泗洪項目的實際施工方面，羲和電力根據(jù)實際情況做了一些調(diào)整，“一方面，原先的打樁方式換成了變徑的錨樁技術，由于計算非常復雜，在請教了很多大學老師和教授后，達到了很好的使用效果。另一方面，打樁施工的時候要求正負上下左右不超過2厘米，但是實際打樁的時候，特別是水面打樁的時候誤差是比較大的。這個做懸索對打樁要求很高，所以誤差要求不超過兩公分上下左右，如果超過要及時進行處理。需要強調(diào)的是，常用的PHC管樁是層壓的，不抗壓，抗壓應該用PHA樁，但是沒有國家標準，只有行業(yè)標準。所以，設計當中要有比較大的余度，根據(jù)地質(zhì)條件采用前后兩排樁，而且打下去深度在8米左右。”


柔性支架在實際使用效果方面，無論是對發(fā)電量的提高，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，均已得到一定程度的驗證。“在泗洪項目中，根據(jù)國家實證平臺采集到的數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過一年時間運行以來同一個地方，同一個廠區(qū)最佳傾角的固定支架相比較，發(fā)電量可提高5.5%左右。尤其是在春秋夏天，基本是三種支架應用形勢當中發(fā)電量最高的。盡管柔性支架實際傾角只有15度，但通風、透光、雙面組件等幾個因素的結(jié)合幾乎最大限度發(fā)揮了現(xiàn)有條件。”

“在成本方面，柔性支架的經(jīng)濟性還未得到最大程度的優(yōu)化，相比于固定支架略高一點，但隨著東西向連續(xù)跨數(shù)增加，柔性支架單瓦造價進一步下降，所以更適用于場地形狀趨于扁平形的場地”，顧華敏補充到。

在實際施工成本方面，柔性支架則具備一定的優(yōu)勢，何春濤就泗洪領跑者項目柔性支架與固定支架的每兆瓦工程量進行了對比。


在安全與穩(wěn)定方面，顧華敏表示“天津的一個柔性支架項目經(jīng)受住了11級大風的考驗，北京那年刮大風這個一片都沒有掉。這個天津項目離海邊只有幾公里，我們現(xiàn)在在廣東有一個項目也在實施，離海邊也就幾十公里，我有相信能夠抗御臺風。”


何春濤也表示“經(jīng)改進后的柔性支架在新疆哈密百里風區(qū)十三間房進行極限環(huán)境（高、低溫±40℃，大風）下的結(jié)構強度測試，驗證了安全可靠性，并通過了TUV的組件抗隱裂測試。”



在標準方面，羲和電力柔性支架已經(jīng)申請了光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會編制光伏柔性支架設置與通用導則，通過與通威的合作牽頭，標準大綱審查會已經(jīng)在舉行召開，另外，其他企業(yè)也申請了一些單項技術列入團體標準。


柔性支架毫無疑問的正在成為當下電站業(yè)主逐漸研究及采用的重點，尤其是隨著國內(nèi)適用于普通光伏項目的土地資源減少，高昂的土地成本使得電站業(yè)主開始攻克此前土地環(huán)境比較復雜的山地光伏，由此也帶來柔性支架的春天。

在顧華敏看來，柔性支架需要研究探索的方向還有很多，例如跨距的增加、樁基的減少、抗腐蝕能力的提高、計算模型的完善以及標準方面的工作等，而這些則需要全行業(yè)的群策群力。


原標題：柔性支架來了！