01引言
隨著科技的快速發(fā)展和人們環(huán)保意識的提高，可再生能源受到了越來越多的關注。其中，光伏發(fā)電作為一種清潔可再生能源，正得到廣泛的應用。太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分，目前市面上應用最多的太陽能電池組件為單面組件，即組件僅支持向陽面發(fā)電。隨著技術的進步，正反兩面都能發(fā)電的雙面電池組件也得到了更多的應用。經(jīng)測算，雙面組件能提高發(fā)電量10%~30%。而且，雙面組件能夠減少光伏系統(tǒng)中的陰影效應，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。但傳統(tǒng)單面組件采用的“檁條+橫梁”的支架體系會對雙面組件背面造成遮擋，不利于雙面組件發(fā)電效率的提升。
因此，本文針對雙面組件的特點，提出了一種新型的雙面組件支架結構形式，該結構采用常見的光伏支架，具有安裝簡便、成本低的優(yōu)勢，可供分布式光伏發(fā)電項目參考使用。
02傳統(tǒng)組件支架
對于單面光伏組件，常用的支架方式如圖1所示。
該支架體系由前后兩根立柱支撐一根橫梁，沿橫梁縱向搭設檁條，檁條之上通過壓塊將組件固定。該體系通過前后立柱的混凝土配重墩固定在屋面或者地面上。結構橫向由斜撐形成固定體系，縱向由混凝土基礎和檁條形成固定體系。經(jīng)眾多實際項目驗證，該結構體系能滿足光伏使用的結構安全需要。
03雙面光伏組件特性
單面光伏組件只有一面有PN結，因此只能從一面吸收太陽能。而雙面光伏組件正反兩面都有PN結，可同時從兩面吸收太陽能。因此，雙面光伏組件的支架檁條應位于組件邊緣，否則支架縱向檁條會對雙面組件背面造成遮擋，大幅降低雙面組件的發(fā)電優(yōu)勢。同時，還應盡可能避免其他電氣設備( 如組串式逆變器)等對組件背面造成遮擋。
04雙面光伏支架荷載
4.1 風荷載
光伏支架設計時，按25年重現(xiàn)期確定基本風壓；地基基礎設計時，按50年重現(xiàn)期確定基本風壓，并考慮1.6的安全系數(shù)。垂直作用于光伏支架結構或光伏組件表面的風荷載標準值，可按下式計算：
式中：
wk——風荷載標準值（kn/m2）；
βz——高度z處的風振系數(shù)；
us、uz——風荷載體型系數(shù)、風荷載高度系數(shù)；
w0——當?shù)鼗撅L壓（kn/m2）。
除橫向風荷載外，還應考慮縱向風荷載對支架產(chǎn)生的水平力。計算風壓時，需注意風荷載方向性，如圖2所示。
4.2 雪荷載
作用于光伏支架水平投影面上的雪荷載，重現(xiàn)期取25年；地基基礎設計時，按50年重現(xiàn)期確定雪荷載。安裝在建筑物屋頂上的光伏組件，應考慮迎風面、背風面、遮擋物等造成的積雪不均勻分布系數(shù)。
4.3 荷載組合
光伏支架結構設計時，應進行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)計算。前者主要計算支架構件的強度、穩(wěn)定性以及連接強度；后者主要計算支架的變形、裂縫等。荷載效應計算分兩種工況，分別為抗震驗算和非抗震驗算。
非抗震驗算時，荷載效應的基本組合按下式計算：
式中：
Sd——荷載組合的效應設計值；
γG——永久荷載的分項系數(shù)，取1.3；
γW、γS——風荷載、雪荷載的分項系數(shù)，取1.5；
SGK、SWK、SSK——永久荷載標準值效應、風荷載標準值效應、雪荷載標準值效應；
ΨW、ΨS——風荷載、雪荷載的組合值系數(shù)，當風荷載或雪荷載為主導荷載時，組合系數(shù)取1.0；
抗震驗算時，荷載效應的基本組合按下式計算：
式中：
Sd——地震組合的效應設計值；
γG、γE、γW——重力荷載的分項系數(shù)，取1.3；水平地震作用分項系數(shù)，取1.3；風荷載作用分項系數(shù)，取1.5；
SGE、SEhK——重力荷載代表值的效應、水平地震作用標準值的效應；
ΨW——風荷載的組合值系數(shù)，當風荷載起控制作用時，取0.2，否則取0.0；
