【安装】异常大风引起组件脱落跟组件固定方式不无关系

晶亿新能源2018-08-19 14:36:37


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0引言


  与其他新能源相比,太阳能光伏发电具有寿命长、零排放、可在荒漠地区建设、运行可靠和使用安全等优点,具有广阔的发展前景,是世界各国重点发展的可再生能源技术之一。今后几十年光伏发电会不断壮大,成为能源的主要供应形式之一。因此,建设低成本、高可靠性、寿命长的光伏电站是各国关注的焦点。然而,由于异常恶劣天气的影响,严重危及光伏电站的安全,特别是大风引起电池组件的脱落的现象。本文对光伏电池组件的固定方式进行了综合分析,旨在为光伏电站的设计提供参考。


  1光伏电池组件安装尺寸


  目前,常见的光伏电池组件主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅电池组件,多晶硅电池组件是现今光伏电站应用最广泛的光伏电池组件。图1所示为多晶硅电池组件机械尺寸图,图中A、B、C、E、F、G分别表示组件长度、宽度、铝边框厚度、长边方向安装孔孔距、短边方向安装孔孔距、导线长度、铝边框上表面宽度、铝边框下表面宽度。


图1多晶硅电池组件机械尺寸图


  2光伏组件固定方式分析


  光伏电站组件固定方式主要是根据组件铺设倾角、铺设方式、及项目所在地气象条件确定。地面电站一般是采用最佳倾角将组件固定在支架上,由于不同地区组件最佳倾角变化范围较大,组件的布置的不同,加上不同地区风速差异较大,组件固定方式一般有压块固定、螺栓固定和压块与抱箍组合三种固定形式。


  2.1夹具固定方式


  每个光伏电池组件至少需要用四个夹具来固定,当组件为横向布置时,每个短边框方向各安装两个夹具,当组件为纵向布置时,每个长边框方向各安装两个夹具。对于支架倾角较大,气象条件恶劣的地区,需要根据当地的风载和雪载的实际情况,判断是否需要额外增加夹具数量,来确保光伏电池组件系统足以承受相应的载荷。如图3所示为组件横向、纵向布置时夹具固定方式示意图。


图2组件横向、纵向布置时夹具固定方式示意图


  根据夹具布置位置的不同,可以将夹具分为侧压块和中压块两种,侧压块适用于只有一块组件边需要固定的情况,中压块适用于左右均有组件需要固定的情况。压块一般采用M6的内六角螺栓进行热浸锌处理,和配套的螺母,再配弹簧垫圈和平垫圈将光伏电池组件固定在支架檩条上,螺栓紧固扭矩为8Nm。如图4所示为侧压块、中压块固定示意图。


图3侧压块、中压块固定示意图


  2.2螺栓固定方式


  每个光伏电池组件的铝边框都有四个安装孔(孔的规格直径9mm,长度12mm的腰形孔),一般采用M8热浸锌处理螺栓和配套的T形螺母,再配弹簧垫圈和平垫圈将光伏电池组件固定在支架檩条上,螺栓紧固扭矩为8Nm。图2所示为螺栓固定方式安装示意图。


图4螺栓固定方式安装示意图


  2.3压块与抱箍组合的固定方式


  压块与抱箍组合是将压块与U型螺栓结合在一起的一种新型固定方式。这种连接方式结合了螺栓固定和压块固定两种固定方式的优点,如图5所示为压块与抱箍组合固定方式示意图。


图5压块与抱箍组合固定方式示意图


  2.4组件固定注意事项


  采用夹具固定方式时,夹具正面不能超过组件边框,否则会压到玻璃,导致组件表面损坏。螺栓紧固时应避免组件边框发生变形,同时,夹具的安装位置不能影响组件的正常工作,如夹块不能遮挡组件排水孔和接地孔、不能给电池组件产生阴影等。


  2.5三种安装方式对比分析


  从上述三种固定方式可以看出:


  (1)夹具固定方式主要特点是安装方便快捷,压块与组件外边框直接接触,通过内六角螺栓配T型螺母将组件固定在C型钢檩条上,此种安装方式的缺点是如果因为安装过程中螺栓紧固不到位或者遇到异常的大风天气,一组单元支架中一个压块松动,将会导致一组单元支架中的组件全部脱落,对整个光伏电站会发生很大的影响;


  (2)螺栓固定方式是用螺栓穿过组件边框上已有的螺栓孔并贯通C型钢檩条将组件固定在檩条上,此种连接方式安装相对夹具固定方式复杂,但每个组件都有独立的螺栓固定,连接可靠性高,即使遇到异常大风天气,也不会出现组件脱落现象,除非遇到组件安装时螺栓紧固不到位、组件边框安装孔撕裂或者支架整体倾覆;


  (3)压块与抱箍组合的固定方式结合了上述两种固定方式的特点,对组件固定的可靠性较上述两种方式,更为安全、可靠。


  3光伏电站组件脱落案例分析


  如图6、图7所示为2014年4月新疆某光伏电站项目因为异常大风引起组件脱落的案例照片。从图中6可以看出,若出现一块压块紧固不到位,一旦出现异常大风,会导致整个单元支架上安装的组件整体脱落,对光伏电站的影响较大。从图7可以看出,事故原因是由于大风致使铝合金边框螺栓孔撕裂导致组件脱落。


图6单元支架组件脱落图


图7组件边框螺栓孔撕裂图


  4结束语


  综上所述,压块与抱箍组合的固定方式连接可靠性最好,但连接件成本及安装费用相对其它两种方式偏高,因此,光伏电站设计中应综合考虑安全、成本等各方面原因,根据项目现场实际情况合理选择组件固定方式,在保证组件固定安全可靠的前提下,达到成本最优的目的。另外,由于组件铝边框的撕裂导致组件脱落,对光伏电站影响也较大,因此,不同地区光伏电站在进行组件设计选型时,应酌情考虑组件边框的抗风强度达到当地风压要求。


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