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摘 要：随着光伏行业的逐渐发展、技术的逐渐成熟，光伏支架不再是简单的支撑作用。随着可调节光伏支架以及可以自动调节的光伏支架技术的发展，通过光学传感器感应，保证电池板每时每刻都能正对太阳，大大的提高了光伏发电效率。根据施工现场技术及经济条件，选择合适的光伏支架，直接影响着光伏组件的运行安全及破损率，不但能降低工程造价，也会减少后期养护成本。本文主要对光伏支架的发展进行系统的、全面的概述。
一、根据材料分类
随着光伏支架的发展，其主要受力杆件所采用材料也多种多样，目前社会上使用较多的主要有铝合金支架、钢支架以及非金属支架这三种类型，其中非金属支架使由于成本较高而并不常见，但铝合金支架和钢支架对于不同的环境有不同的优点。
下表为以上光伏支架具体参数的对比。
二、根据安装方式分类
2.1固定式光伏支架
固定式光伏支架光伏组件的仰角和位置不随太阳的转动而变换，以固定的位置和仰角接受太阳辐射，这种支架维修频率较低，更有甚者可免维修。根据倾角设定情况可以分为最佳倾角固定式、斜屋面固定式和倾角可调固定式三种类型的光伏支架。
最佳倾角固定式先计算出当地最佳安装倾角，而后全部阵列采用该倾角固定安装，目前在平顶屋面电站和地面电站广泛使用。
斜屋面固定式主要用于家庭小型光伏项目，考虑到斜屋面承载能力一般较差，在斜屋面上组件大都直接平铺安装，组件方位角及倾角一般与屋面一致。角弛型轻钢屋顶和直立锁边型轻钢屋顶主要通过夹具作为连接件，将导轨固定在屋面上，而梯型轻钢屋顶需要采用自攻螺栓将连接件固定在屋面。不管哪一种屋面形式，在选择连接件时一定要进行实地测量“角弛”“直立边”“梯形”尺寸，确保连接件和屋面匹配，而在梯型輕钢屋顶支架安装时还要做好防水措施，避免螺栓钻孔处发生漏水。
固定倾角可调式是指在太阳入射角变化转折点，定期调节固定式光伏支架倾角，增加太阳光直射吸收，在成本增加的情况下相应的提高了发电量。
2.2、跟踪式光伏支架
跟踪式光伏支架的调节手段主要有两种，可通过机电调节，也可在光伏支架上设计液压系统，通过液压系统进行调节，将光伏组件仰角设置为随着太阳入射角的变化而移动，从而延长太阳光直射光伏组件的时间，相应的日发电时间极大的延长、发电效率大大提高。而根据追踪轴数量可以分为单轴追踪系统和双轴追踪系统。
下表为几种跟踪式光伏支架的具体运行方式对比。
三、根据支架的基础分类
小型光伏支架主要分布于屋顶，主要用于农村在满足自己用电的同时增加收入，这种在屋顶安装的光伏支架根据其基础的不同可以分为平顶屋面混凝土基础支架和平顶屋面-混凝土压载支架两种方式。
平顶屋面混凝土基础支架是目前平屋面电站中最常用的安装形式，根据基础的形式可以分为条形基础和独立基础。支架支撑柱与混凝土基础通过浇筑时预埋预埋螺栓，进而通过预埋螺栓连接，或者直接将立柱浇筑与混凝土基础中，方便快捷，但直接浇筑于混凝土之中降低了其二次使用率。平顶屋面混凝土基础支架优点为抗风能力好，可靠性强，不破坏屋面防水结构。
平顶屋面-混凝土压载支架其优点为混凝土压载支架施工方式简单，可在制作配重块时同时进行支架安装，节省施工时间，但是混凝土压载支架抗风能力相对较差，设计配重块重量时需要充分考虑到当地最大风力。
地面电站混凝土基础支架多种多样，根据不用的项目地质情况，可选择对应的安装方式，以下主要介绍现浇钢筋混凝土基础、独立及条形混凝土基础、预制混凝土空心柱基础、金属桩支架、冲击桩基础支架等几种最常见的基础安装形式。
根据不同的基础形式，现浇钢筋混凝土基础可分为现浇混凝土桩和现浇锚杆。该方法的优点是现浇钢筋混凝土基础开挖土方量小，混凝土加筋量小，造价低，施工速度快。但是现浇钢筋混凝土基础施工易受季节和天气等环境因素限制，施工要求高，一旦做好后无法再调节。
独立及条形混凝土基础其优点为独立及条形混凝土基础采用配筋扩展式基础，施工方式简单，地质适应性强，基础埋置深度可相对较浅。但是独立及条形混凝土基础工程量大，所需人工多，土方开挖及回填量大，施工周期长，对环境的破坏大。
预制混凝土空心柱基础广泛用于水光互补电站、滩涂地电站等地质条件较差的电站。同时由于基础高度优势，也被较多用于山地电站以及农光互补电站。
金属桩支架在地面电站中应用同样非常广泛，主要可分为螺旋桩基础支架和冲击桩基础支架。螺旋桩基础支架根据是否带法兰盘可分为带法兰盘螺旋桩支架和不带法拉盘螺旋桩支架;根据子叶形状可分为窄叶连续型螺旋桩支架和宽叶间隔型螺旋桩支架。宽叶间隔型螺旋桩支架的抗拉拔性要好于窄叶连续型螺旋桩支架，在风力较大地区应优先考虑宽叶间隔型螺旋桩支架。
冲击桩基础支架，也叫金属纤杆基础支架，主要是利用打桩机直接将C型钢、H型钢或其他结构钢打入地面，这种安装方式非常简单，但抗拉拔性能较差。其优点为对于金属桩基础，用打桩机把钢桩打入土中，无需开挖地面，更环保;不受季节气温等限制，可在包括北方冬季的各种气候条件下实施。该施工快捷方便，施工周期大大缩短，迁移和恢复方便，打桩过程中地基高度易于调整，但在硬土地区很难实施，在砾石地区容易损坏镀锌层，在盐碱地区耐腐蚀性较差。
四、总结
设计光伏支架时耐候性是设计的最重要的指标之一，所设计光伏支架结构必须牢固可靠，并能承受大气侵蚀、风荷载等外界影响。其次需要考虑安全可靠的安装方法，当安装成本较低、后期维护较少或者直接免维护时，整个光伏项目的成本会大大降低，对应的利润也会更加可观。
作者简介：
张海兴（1992-），男，甘肃省永靖县，本科，甘肃农业大学-机械设计制造及其自动化，助理工程师，现从事装备制造。
一、根据材料分类
随着光伏支架的发展，其主要受力杆件所采用材料也多种多样，目前社会上使用较多的主要有铝合金支架、钢支架以及非金属支架这三种类型，其中非金属支架使由于成本较高而并不常见，但铝合金支架和钢支架对于不同的环境有不同的优点。
下表为以上光伏支架具体参数的对比。
二、根据安装方式分类
2.1固定式光伏支架
固定式光伏支架光伏组件的仰角和位置不随太阳的转动而变换，以固定的位置和仰角接受太阳辐射，这种支架维修频率较低，更有甚者可免维修。根据倾角设定情况可以分为最佳倾角固定式、斜屋面固定式和倾角可调固定式三种类型的光伏支架。
最佳倾角固定式先计算出当地最佳安装倾角，而后全部阵列采用该倾角固定安装，目前在平顶屋面电站和地面电站广泛使用。
斜屋面固定式主要用于家庭小型光伏项目，考虑到斜屋面承载能力一般较差，在斜屋面上组件大都直接平铺安装，组件方位角及倾角一般与屋面一致。角弛型轻钢屋顶和直立锁边型轻钢屋顶主要通过夹具作为连接件，将导轨固定在屋面上，而梯型轻钢屋顶需要采用自攻螺栓将连接件固定在屋面。不管哪一种屋面形式，在选择连接件时一定要进行实地测量“角弛”“直立边”“梯形”尺寸，确保连接件和屋面匹配，而在梯型輕钢屋顶支架安装时还要做好防水措施，避免螺栓钻孔处发生漏水。
固定倾角可调式是指在太阳入射角变化转折点，定期调节固定式光伏支架倾角，增加太阳光直射吸收，在成本增加的情况下相应的提高了发电量。
2.2、跟踪式光伏支架
跟踪式光伏支架的调节手段主要有两种，可通过机电调节，也可在光伏支架上设计液压系统，通过液压系统进行调节，将光伏组件仰角设置为随着太阳入射角的变化而移动，从而延长太阳光直射光伏组件的时间，相应的日发电时间极大的延长、发电效率大大提高。而根据追踪轴数量可以分为单轴追踪系统和双轴追踪系统。
下表为几种跟踪式光伏支架的具体运行方式对比。
三、根据支架的基础分类
小型光伏支架主要分布于屋顶，主要用于农村在满足自己用电的同时增加收入，这种在屋顶安装的光伏支架根据其基础的不同可以分为平顶屋面混凝土基础支架和平顶屋面-混凝土压载支架两种方式。
平顶屋面混凝土基础支架是目前平屋面电站中最常用的安装形式，根据基础的形式可以分为条形基础和独立基础。支架支撑柱与混凝土基础通过浇筑时预埋预埋螺栓，进而通过预埋螺栓连接，或者直接将立柱浇筑与混凝土基础中，方便快捷，但直接浇筑于混凝土之中降低了其二次使用率。平顶屋面混凝土基础支架优点为抗风能力好，可靠性强，不破坏屋面防水结构。
平顶屋面-混凝土压载支架其优点为混凝土压载支架施工方式简单，可在制作配重块时同时进行支架安装，节省施工时间，但是混凝土压载支架抗风能力相对较差，设计配重块重量时需要充分考虑到当地最大风力。
地面电站混凝土基础支架多种多样，根据不用的项目地质情况，可选择对应的安装方式，以下主要介绍现浇钢筋混凝土基础、独立及条形混凝土基础、预制混凝土空心柱基础、金属桩支架、冲击桩基础支架等几种最常见的基础安装形式。
根据不同的基础形式，现浇钢筋混凝土基础可分为现浇混凝土桩和现浇锚杆。该方法的优点是现浇钢筋混凝土基础开挖土方量小，混凝土加筋量小，造价低，施工速度快。但是现浇钢筋混凝土基础施工易受季节和天气等环境因素限制，施工要求高，一旦做好后无法再调节。
独立及条形混凝土基础其优点为独立及条形混凝土基础采用配筋扩展式基础，施工方式简单，地质适应性强，基础埋置深度可相对较浅。但是独立及条形混凝土基础工程量大，所需人工多，土方开挖及回填量大，施工周期长，对环境的破坏大。
预制混凝土空心柱基础广泛用于水光互补电站、滩涂地电站等地质条件较差的电站。同时由于基础高度优势，也被较多用于山地电站以及农光互补电站。
金属桩支架在地面电站中应用同样非常广泛，主要可分为螺旋桩基础支架和冲击桩基础支架。螺旋桩基础支架根据是否带法兰盘可分为带法兰盘螺旋桩支架和不带法拉盘螺旋桩支架;根据子叶形状可分为窄叶连续型螺旋桩支架和宽叶间隔型螺旋桩支架。宽叶间隔型螺旋桩支架的抗拉拔性要好于窄叶连续型螺旋桩支架，在风力较大地区应优先考虑宽叶间隔型螺旋桩支架。
冲击桩基础支架，也叫金属纤杆基础支架，主要是利用打桩机直接将C型钢、H型钢或其他结构钢打入地面，这种安装方式非常简单，但抗拉拔性能较差。其优点为对于金属桩基础，用打桩机把钢桩打入土中，无需开挖地面，更环保;不受季节气温等限制，可在包括北方冬季的各种气候条件下实施。该施工快捷方便，施工周期大大缩短，迁移和恢复方便，打桩过程中地基高度易于调整，但在硬土地区很难实施，在砾石地区容易损坏镀锌层，在盐碱地区耐腐蚀性较差。
四、总结
设计光伏支架时耐候性是设计的最重要的指标之一，所设计光伏支架结构必须牢固可靠，并能承受大气侵蚀、风荷载等外界影响。其次需要考虑安全可靠的安装方法，当安装成本较低、后期维护较少或者直接免维护时，整个光伏项目的成本会大大降低，对应的利润也会更加可观。
作者简介：
张海兴（1992-），男，甘肃省永靖县，本科，甘肃农业大学-机械设计制造及其自动化，助理工程师，现从事装备制造。