您当前的位置:高质代笔网 > 论文范文 > 经济学论文范文 >

铝合金支架与钢支架经济性对比分析研究

添加时间:2016/12/03
铝合金支架重量轻、安装效率高、表面具有氧化层,特别适用于潮湿多雨和海边盐雾地区,基本不需要维护,同时铝合金支架在项目结束后,可以回收70%~80%左右,但考虑回收铝价的不确定性,强度低于钢结构的特点,在一些风荷载较大和特殊地形的地区,还是要谨慎使
  摘要:以淮南某20MWp分布式光伏发电项目为依托,采用PKPM分析软件对光伏支架结构进行计算分析,研究在同等荷载工况下采用铝合金支架或钢支架对工程造价的影响。根据分析结果给出相关结论,供以后的工程设计参考使用。
  
  关键词:光伏;支架;铝合金;钢结构
  
  近年来,随着太阳能光伏系统的推广与应用,由于环境不同对光伏系统设计要求越来越高,在有限面积上建设光伏系统,合理利用已有的建筑面积,节约建设面积、缩小建设成本,这些都在光伏系统的安装使用中显得越来越重要,光伏系统的安装包括支架部分安装和电器的安装[1].
  
  部分安装太阳能作为目前应用最为广泛的新能源之一,正受到越来越多的关注,近年来随着太阳能光伏系统的推广应用,光伏支架作为整个光伏系统的支撑结构也成为一项关注的重点[2].而如何在安全性、适用性和耐久性满足要求的情况,选择性价比更高的支架型式,成为了行业内亟待解决的问题。
  
  目前,光伏发电项目中常见的光伏支架材料有普通钢材、不锈钢和铝合金,而普通钢材和铝合金应用最为广泛。在实际工程中,钢材具有价格便宜、应用广泛、供货稳定、受力性能好等优点,但重量较大、安装不便、耐腐蚀性不高[3,4];铝合金具有重量轻、耐腐蚀、结构简单、安装方便快捷等优点,但在同等条件下强度低于钢结构,二者各有优点和不足。
  
  本文以实际工程为依托,研究在同等荷载工况下采用铝合金支架或钢支架对工程造价的影响,供以后工程设计参考使用。
  
  1项目概况
  
  淮南某20MWp分布式光伏发电项目,基本风压:0.35kN/m²,基本雪压:0.60kN/m2.本工程支架设计使用年限为25年。抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为:0.05g,设计地震分组:第二组,场地类别为Ⅱ类。
  
  采用单晶硅270wp组件,电池板组件尺寸为1650x990x40mm,每个组件19.5kg,44片组件为一个阵列。采用固定式,支架倾斜角度为23°。所有电池组件支架由立柱、斜梁、斜撑、檩条及连接附件构成。
  
  所选用钢材主要材质为Q235B,立柱、斜梁、斜撑、檩条均为薄壁型钢,连接螺栓以及螺母垫片等采用C级普通螺栓。所选用铝合金主要材质为6063-T6型,表面采用阳极氧化处理,连接螺栓以及螺母垫片等采用C级普通螺栓。
  
  2支架型式
  
  光伏支架的底座安装目前比较常用的有2种方式,一种是混凝土基础,一种是采用地桩基础光伏支架的底座安装。目前国内大型光伏电站采用的多是混凝土基础;这样做的原因是[5,6]:一方面考虑了当地的地理环境;另一方面也是出于成本考虑。国外采用比较多的是地桩基础,比如意大利、德国、澳大利亚等国家,他们出于对土地再利用的考虑,经济成本适当放宽。
  
  地面矩阵,技术方面需要注意2点:一是支架的抗风要求;二是支架矩阵之间的距离。在保证抗风的情况下,支架采用钢结构和铝合金混合使用,这样做既能保证支架的抗风,又能保证支架的整体外观各种荷载作用下应满足规范对钢结构和铝合金结构强度、刚度及稳定性的要求。设计主要控制参数[7]:
  
  Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值:205N/mm²
  
  Q235钢抗剪强度设计值:120N/mm²
  
  6063-T6铝合金抗拉、抗压和抗弯强度设计值:160N/mm²
  
  6063-T6铝合金抗剪强度设计值:90N/mm²
  
  受压构件容许长细比180
  
  受拉构件容许长细比350
  
  梁的挠度L/250
  
  支柱柱顶位移不大于柱高的1/60
  
  支架与基础为刚接,立柱与斜梁、斜梁与檩条之间均为铰接。
  
  经过支架结构计算,确定铝合金支架和钢支架型式如下图。
  
 铝合金支架图样
  
  钢支架图样
  
  3材料用量统计
  
  根据设计的支架型式,统计铝合金支架和钢支架材料量如下表。
  
  铝合金支架材料表
  
 钢支架材料表
  
  4成本分析
  
  根据工程实际和市场信息,铝合金支架设备费为2.2万元/t,铝合金支架的配套钢连接件设备费为7000元/t;钢支架的设备费为7000元/t.铝合金支架安装费2200元/t;铝合金支架的配套钢连接件安装费为2200元/t;钢支架的安装费用为1530元/t.
  
  成本对比分析
  
  在同等规模条件下,铝合金支架的材料总价比钢结构支架高17.99%,而安装总费用比钢结构低61.69%.综合造价,铝合金支架比钢结构支架造价高7.92%.
  
  5结语
  
  光伏支架设计应该综合考虑包括建设地点的地理、气候、太阳能资源、支架成本等问题。
  
  不同的工程侧重点也不同,钢支架应用广泛、造价较低,但结构支架需要定期打磨、防腐维护等工作,后期费用较高;铝合金支架重量轻、安装效率高、表面具有氧化层,特别适用于潮湿多雨和海边盐雾地区,基本不需要维护,同时铝合金支架在项目结束后,可以回收70%~80%左右,但考虑回收铝价的不确定性,强度低于钢结构的特点,在一些风荷载较大和特殊地形的地区,还是要谨慎使用。
  
  参考文献
  
  [1]GB50017-2003.钢结构设计规范[S].
  [2]GB50429-2007.铝合金结构设计规范[S].
  [3]吕宏伟,李新忠。太阳能光伏支架结构风荷载取值分析[J].西北水电,2012(05)。
  [4]山海建,蒋侃锁。固定式光伏支架设计[J].黑龙江科技信息,2011(19)。
  [5]田云龙。铝合金支架的压铸模具设计及工艺仿真[D].山东大学,2015.
  [6]王绍着,赵密,胡茂良,等。近液相线挤压铸造工艺对ADC12铝合金支架显微组织和力学性能的影响[J].中国有色金属学报,2015,15(6):1428-1434.
  [7]赵华刚。季节性冻土区光伏支架螺旋桩抗冻拔试验研究[D].北京交通大学,2016.