单双钢柱光伏支架造价研究

摘  要：集中式光伏电站中钢支架的特点是单个阵列体量小而重量轻，整体数量多，研究单个支架材料造价对整个项目的成本控制有着显著的意义。该文采用PKPM中的STS模块及MTSTool程序，对单、双钢柱光伏支架的造价作了研究，分别从支架角度、风压及雪压3个方面对支架的造价影响进行了比较，得出一些规律，可为光伏电站支架选型及项目的整体投资造价控制提供参考。

关键词：光伏支架  单、双钢柱  角度  风压  雪压  造价

中图分类号：TM615                          文献标识码：A                    文章编号：1672-3791（2020）11（c）-0037-03

Study on Cost of Single and Double Steel Column Photovoltaic Support

GU Cuilian

（China Construction Power and Environment Engineering Co.， Ltd.， Nanjing， Jiangsu Province， 210036 China）

Abstract： The characteristic of steel support in centralized photovoltaic power plant is light and small of single array， then the total number of arrays is large. It is significant to study the cost of single steel support for the whole project cost control. The angle of the steel support， wind pressure and snow pressure which affect the cost of steel support are compared by adopting the STS of PKPM and MTSool program. The conclusions gotten can be reference to the structure type selection of photovoltaic power plant and overall investment cost control of the project.

Key Words： Photovoltaic support; Single and double steel column; Angle; Wind pressure; Snow pressure; Cost

隨着国民经济的高速发展，对能源的需要也越来越大，但同时对人类赖以生存的环境保护要求也越来越高，传统的煤电模式也受到了一定控制，发展和利用太阳能、风能及生物质能等可再生能源成为能源发展的必然[1-6]，全球低碳可持续发展是一个趋势，目前国内外太阳能光伏型式分为集中式和分布式两种，不同结构型式成本造价也不同，适应的条件也不同，集中式光伏电站规模通常比分布式大很多，而集中电站中光伏支架的形式也多种多样，有渔光、农光、山地式等，其中山地式光伏电站的小支架型式在整个集中电站中占比也比较大，该文采用PKPM中的STS模块和MtsTool结构分析计算软件，STS分析计算分析支架，MtsTool计算分析檩条，就单、双钢柱光伏支架造价做了比选，分别从支架角度、所在地风压、雪压3个因素对支架造价的影响做了探讨。

1  单、双钢柱支架造价比较

1.1 角度对造价影响

光伏支架设计时，通常要考虑电站所在地的经纬度，选择最佳倾角，以获取最大的辐射值，提高发电量，从而增大收益率。该节选取支架所在地风压为           0.3 kN/m2，雪压为0.4 kN/m2，单、双钢柱支架角度分别取20°、28°、36°、42°。Q235钢材按照7300 元/t的单价计算，Q345钢材按照7500 元/t的单价计，直径130 mm的微孔灌注桩按照60 元/m计算（后面单价计算同）。单、双钢柱支架造价随角度的变化曲线见图1。

由图1可见，单、双钢柱支架造价均随角度增大而增高，这是因为支架角度大，有效迎风面大，承载的风压大，则支架构件截面大造成用钢量多引起的。因此，在考虑最佳倾角的同时，也要考虑到小角度比较经济这一特点。另外，由图1不难看出，同角度情况下，单钢柱支架造价均高于双钢柱支架，因此，山地式光伏电站多采用双钢柱支架。

1.2 风压影响

选取单、双钢柱支架角度为28°，所在地雪压为     0.4 kN/m2，风压分别为0.2 kN/m2、0.4 kN/m2、0.6 kN/m2、1.0 kN/m2，造价随风压的变化曲线见图2。当所在地雪压为0.2 kN/m2时，造价随风压的变化曲线见图3。

由图2、图3可见，单、双钢柱支架造价均随风压的增大而增高，这是因为荷载增大使得结构内力变大，从而构件截面增大，支架的用钢量增加。0.6 kN/m2的风压为拐点风压，当风压约小于0.6 kN/m2时，单钢柱支架造价高于双钢柱，当风压约大于0.6 kN/m2时，单钢柱支架造价将接近或低于双钢柱支架。

1.3 雪压影响

选取支架角度为28°，所在地风压为0.3 kN/m2，雪压分别為0.2 kN/m2、0.4 kN/m2、0.6 kN/m2、1.0 kN/m2，造价随雪压的变化曲线见图4。

由图4可见，单、双钢柱支架造价均随雪压的增大而增高，这是因为荷载增大，相应的结构内力增大，构件截面增大，使得用钢量增大引起。在相同雪压情况下，双钢柱支架造价低于单钢柱支架。

2  结语

综上所述，在风压、雪压一定时，单、双钢柱支架造价均随角度的增大而增高，同条件下，单钢柱支架造价比双钢柱高15%。在角度、雪压一定时，单、双钢柱支架造价均随风压的增大而增高，当角度为28°时，0.6 kN/m2的风压为拐点风压，即当风压约小于0.6 kN/m2时，单钢柱支架造价高于双钢柱，当风压约大于0.6 kN/m2时，单钢柱支架造价将接近或低于双钢柱支架造价。在角度、风压一定时，当风压为0.3 kN/m2时，单、双钢柱支架造价均随雪压的增大而增高，同条件下，单钢柱支架造价比双钢柱支架约高12%～19%。因此，在兼顾光伏支架最佳倾角的同时，宜采用小角度支架，在风压小于0.6 kN/m2时，宜采用双钢柱支架，当风压大于        0.6 kN/m2时，宜采用单钢柱支架，光伏电站建设在风压、雪压较小地区支架造价较经济。

参考文献

[1] 何永贵，韦淑敏，何宸.光储电站发电平价上网问题研究[J].电力系统及其自动化学报，2019，31（3）：113-121.

[2] 张运洲，黄碧斌.中国新能源发展成本分析和政策建议[J].中国电力，2018，51（1）：10-15.

[3] 谢国辉，何永胜，王卿然.中国东中部地区风电发展前景分析[J].中国电力，2018，51（3）：100-104.

[4] 杨晓琴，黄元波.“一带一路”背景下云南省生物质能源发展的机遇与挑战[J]. 绿色科技，2016（8）：119-120.

[5] 郭茹，邵光辉，吴文昊，等.可持续发展视角下的中国和印度能源发展对比研究[J].环境与可持续发展，2020，45（3）：71-78.

[6] 任世华，曲洋.煤炭与新能源深度耦合利用发展路径研究[J].中国能源，2020，42（5）：20-23，47.

作者简介：顾翠莲（1981，10—），女，汉族，江苏滨海人，硕士，中级工程师，一级注册结构工程师，目前从事电力以及环保方面结构设计工作。