光伏支撑基础不均匀冻膨胀的关键是冻土地区光伏项目开发建设的和问题。本文结合东北地区某光伏项目在冻土地质条件下的太阳能电池板支撑基本设计方案,从基本类型选择,解决了支撑基本因冻胀不均而损坏光伏组件的问题,提出了一套基本可行的设计方案,避免冻土地区光伏支撑基本不均匀冻胀。冻土地区一般具有以下气候和地质特征:
1)冬季气温较低,一般温度为-20℃以下;
2)土质为强冻胀土或特强冻胀土,如粘土、质地粘土等;
3)地表水丰富,水位高。在地表水丰富、水位高的环境中,混凝土独立基础、混凝土桩基础和需要现浇混凝土的微孔灌注桩基础的施工难度较大,冻土地区冬季气温极低,混凝土浇筑和养护质量难以保证。混凝土条状基础更适用于场地平整、地下水较低的地区(如沙漠)。在冻土地区,这种情况基本上容易出现不均匀上升和倾斜。螺旋钢管桩基成本高,不适用于强腐蚀环境和循环污泥土。
综上所述,在冻土地质条件下,考虑到经济性和施工便利性,在采用必要的减桩长度来防止冻胀的前提下,PHC基础是更合适的光伏支撑基础[2]。以下以东北部的一个光伏项目为例,分析冻土地质条件下的情况PHC基础的应力,以及避免其不均匀冻胀上升的措施。
在冻土地质条件下PHC基础应力分析
受冻胀力影响,PHC主要在桩的长方向承担荷载(PHC上部支架重量、部件重量和PHC自重等),冻土对PHC切向冻胀力,冻土层下的土体PHC锚固力。从应力分析的角度来看,在强冻胀土或特强冻胀土地区,当冻深较深时,完全借助PHC为了避免不均匀的冻胀胀上升是不经济的。
光伏支撑必须符合项目现场的规范。光伏电站设计的是结构设计。整个光伏电站的结构设计主要通过光伏支撑来完成,光伏支撑在光伏电站的建设中起着重要的作用。光伏支撑产品的质量、设计和安装必须符合工程气候环境、建筑标准、电力设计等规范。选择合适的光伏支撑及其科学合理的设计和安装,不仅可以降低项目预算,提高发电效率,还可以降低后期运行和维护的成本。光伏支架可分为固定支架和跟踪支架,根据能否跟踪太阳旋转。在光伏发电系统中,固定支架和跟踪支架必须根据不同的项目进行设计。
首先,在项目前期,支架的基本初步设计必须通过项目的地质勘察报告完成;其次,根据支架的受力情况完成立杆的拉拔试验,确定支架的基本形式和立杆方式;同时,根据不同的、不同的项目位置、风荷载、雪荷载等气候条件,确定整体支撑设计;后,根据光伏系统中的部件模式、部件串联的数量、逆变器、汇流箱等其他光伏部件的状态,完成相应的支架布置和单支架设计。