光伏支架的分类与选型

光伏支架是指根据光伏发电系统建设的具体地理位置、气候及太阳能资源条件，将光伏组件以一定的朝向和角度排列并固定间距的支撑结构。

光伏支架作为光伏发电系统重要的组成部分，直接影响着光伏组件的运行安全、破损率及建设投资。选择合适的光伏支架不但能降低工程造价，还能减少后期养护成本。

光伏支架可分为固定式、倾角可调式和自动跟踪式三类，其连接方式一般由焊接和组装两种形式。

其中固定式支架又可分为屋顶类支架、地面类支架和水面类支架。自动跟踪式支架为斜单轴跟踪支架。

01屋顶类支架

屋顶类支架一般分为彩钢板屋顶支架、斜屋顶（瓦屋顶）支架、平屋顶支架和BIPV光伏建筑一体化支架。

BIPV就是光伏建筑一体化，是与建筑物同时设计、同时施工和安装并与建筑物形成完美结合的太阳能光伏发电系统。

BIPV也称为“构建型”和“建材型”太阳能光伏建筑。它作为建筑物外部结构的一部分，既具有发电功能，又具有建筑构件和建筑材料的功能，还可以提升建筑物的美感，与建筑物形成完美的统一体。

彩钢板屋顶支架主要有彩钢板夹具或固定件、导轨（横梁）、组件压块、导轨连接件、螺栓垫圈、滑块螺母等组成。斜屋顶支架主要由屋顶固定挂钩、导轨（横梁）、组件压 块、导轨连接件、螺栓垫圈、螺母滑块等组成。

平屋顶支架与地面类支架结构类似，一般以混凝土基础或混凝土配重块做为支架基础，根据屋顶结构不同可采用独立基础或条形基础形式。

基础与支架立柱的连接可通过地脚螺栓预埋件或直接将立柱嵌入混凝土基础中。平屋顶支架不破坏屋顶面防水层，具有结构灵活，安装便捷、可靠性强的特点。

02地面类支架

地面类支架分为单立柱支架、双立柱支架和单地柱支架三类。单立柱支架也就是支架靠单排立柱支撑，每个单元只有单排支架基础。

单立柱支架主要由立柱、斜支撑、导轨（横梁）、组件压块、导轨连接件、螺栓垫圈、螺母滑块等组成，立柱采用 C 型钢、 H 型钢或方钢管等材料。

单立柱支架可以减少土地施工量，适用于地形地势复杂地区。

双立柱支架为前后立柱形式，主要由前立柱、后立柱、斜支撑、导轨（横梁）、后支撑、组件压块、导轨连接件、螺栓垫圈、螺母滑块等组成，立柱根据方阵大小采用 C 型钢、 H 型钢、方钢管、圆钢管等材料制作，其它部件根据需要采用 C 型钢、铝合金、不锈钢等材料。

双立柱支架受力均匀、加工制作简单，适用于地势较为平坦的地区。单地柱支架就是指一个方阵单元支架只有一个立柱的支架形式。由于整个方阵只有一个立柱，单套架上可以布置的光伏组件数量有限，一般有8块、12块、16块等。

单地柱支架主要由立柱、纵梁、导轨（横梁）、组件压块、导轨连接件、螺栓垫圈、螺母滑块等组成，立柱可采用钢管、预制水泥管等，纵梁、横梁由于悬挑较多，一般采用方钢管，导轨采用 C 型钢或铝合金。

这种支架适用于地下水位较高和地面植被较丰富的地区。

03水面类支架

随着分布式光伏发电项目的不断推进，充分利用海面、湖泊、河流等水面资源安装分布式光伏电站，实施渔光互补等新的光伏农业形式，是解决光伏发电受限于土地资源的又一途径。

水面类支架一般有漂浮式、立柱式及海上光伏。海上光伏支架是一种全新的海洋能源利用和资源开发方式。

海上环境不同于陆地，在同等光照条件下，海面开阔，无遮挡物，日照时间长、辐射量高等优势使得海上光伏项目的光照利用效率更高，海上光伏电站发电量显著提升。

我国海岸线绵长，近海海域辽阔，沿海地区太阳能资源丰富，日照时间较长，太阳能可被更充分的利用。

漂浮式支架由浮筒和支架两部分造成，浮筒采用高强度材料制作并进行连体设计，稳定性好，抗冲击能力强，可有效的防止各种水流和大风造成光伏组件的损坏。

支架一般采用不锈钢、铝合金等抗腐蚀能力强的材料制作。

立柱式支架和地面类支架结构大同小异，只是立柱更长，保证支架露出水面，同时立柱材要选择能承受长期在水中泡的抗腐能力。

04倾斜可调式支架

倾角可调式支架结构与固定式支架类似，比固定式支架多了一个调节机构，使支架的倾角可以通过手动进行调节，可调节机构有分档式和连续可调式，分档式一般设为2~3档，一年按季节调整2~3次；连续可调式则可以根据需要经常调整。

为了便于倾角调整，单个支架上安装的组件不宜太多，通常安装的组件数量要正好构成一个或两个组串。倾角可调式支架有推拉杆式、圆弧式、千斤顶式和液压杆式等。

05自动跟踪式支架

自动跟踪支架可以使光伏组件始终保持与太阳光线垂直，消除固定电站的余弦损失，使光伏组件接受到更多的光能量，从而提高发电量。

自动跟踪支架为斜单轴式跟踪，使光伏方阵表面法线依照太阳的运动规律做相应的运动，使太阳光的入射角减小。

通过自动跟踪，一方面可以提高太阳辐射能的利用率，使发电系统转换效率提高：另一方面在获取相同的发电量时可以减少光伏组件的使用量，使系统的建造成本降低。

相等条件下，采用自动跟踪支架的发电量要比用固定式支架的发电量提高15~30%（单轴跟踪），这是经过多次工程验证可出的结论，也是被光伏业界普遍认可的数据。

光伏支架成本虽然在整个光伏发电系统总成本中占比不大，只有百分之几，但选型确很重要，主要考虑因素之一就是耐候性。

光伏支架在25年的寿命周期内必须保证结构牢固可靠，能承受环境侵蚀和风、雪载荷。还要考虑安装的安全可靠，能以最小的安装成本达到最优的使用效果。

另外，后期是否能够免维护，有没有可靠的维修保证以及支架寿命周期结束以后是否可回收等都是需要考虑的重要因素。

在设计和建设光伏电站时，选择固定式支架、倾角可调式支架还是自动跟踪式支架，需要因地制宜综合考虑，因为各种方式毕竟各有利弊，都在探索和完善之中，不同类型光伏支架特点如下图所示：

01固定倾角支架

固定倾角支架是在大多数场合下最经常使用的结构，安装简单，成本低，安全性较高，可以承受高风速和地震状况。

支架在整个寿命周期内几乎无需维护，运维费用低，唯一的不足是在高纬度地区使用时功率输出偏低。

02倾角可调式支架

倾角可调式支架与固定支架相比，将全年分成几个时间段，使方阵在每个时间段都能获得平均最佳倾角条件，以此来获得优于固定支架的全年太阳能辐射量，其发电量可比固定支架提高5％左右。

与自动跟踪式支架的技术不完善，投资成本高，故障率高，运维费用高等缺点相比，优势也很明显，是一种具有实际应用意义和经济价值的方式。

03单轴跟踪支架

单轴跟踪支架具有更好的产能表现，与固定式支架相比，平单轴支架在低纬度地区使用可提高发电量20%~25%，在其它地区使用也可提高发电量12%~15%。斜单轴支架在不同地区使用则可提高发电量20%~30%。