本文作者:新鄉(xiāng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計公司

屋頂光伏被風刮下來(屋頂光伏防風加固技巧)

屋頂光伏系統(tǒng)在風力作用下容易受損,,因此采取有效的防風加固措施至關(guān)重要,。應(yīng)選用抗風性能強的光伏板和支架結(jié)構(gòu),,并確保它們與建筑結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合,。安裝時需遵循專業(yè)指導,使用合適的固定件,,如螺栓,、支撐桿等,,以增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。定期檢查和維護也是必要的,,包括檢查支架的緊固情況和光伏板的固定點,,及時清理遮擋物和異物。對于極端天氣條件下的防風措施,,如強風警報系統(tǒng)和應(yīng)急響應(yīng)計劃,,同樣不可忽視。通過這些綜合措施,,可以顯著降低屋頂光伏系統(tǒng)因風力導致的損壞風險,,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和發(fā)電效率。

一,、屋頂光伏被風刮下的原因

(一)組件及支架自身因素

  • 組件強度不足:如果光伏組件本身的質(zhì)量較差,,材質(zhì)不夠堅固,其抵抗風力的能力就較弱,,在強風天氣下容易被刮下,。例如一些低價、劣質(zhì)的光伏板,,可能在材料的抗壓、抗扭等性能方面存在缺陷,,無法承受較大風力,。
  • 支架穩(wěn)定性差
    • 結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理:支架的結(jié)構(gòu)形式如果沒有經(jīng)過合理的力學計算和設(shè)計,可能在風荷載作用下無法提供足夠的支撐力,。比如支架的高度,、間距、角度等參數(shù)設(shè)置不當,,會影響整個光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。
    • 材質(zhì)強度不夠:使用強度較低的鋼材或其他材料制作支架,當風力達到一定程度時,,支架可能發(fā)生變形,、斷裂,導致光伏板被刮下,。如在一些案例中,,光伏支架鋼材的強度不足,致使光伏方陣被吹倒,。
    • 安裝不牢固:安裝過程中,,如果螺栓、螺母等連接件沒有擰緊,,或者采用的連接方式不可靠,,支架與光伏板之間,、支架與建筑物之間的連接就會松動,在風力作用下容易使光伏板脫離,。

(二)極端天氣因素

  • 強風
    • 臺風:在東南沿海地區(qū),,臺風頻繁。臺風帶來的強風速度極快,,風力等級往往很高,,像2023年的臺風“杜蘇芮”,中心區(qū)域風級達到了15級,,對光伏電站造成了巨大的沖擊,,許多屋頂光伏在臺風肆虐下被掀翻、損毀,,光伏板被刮得七零八落,,有的甚至發(fā)生嚴重形變和破損。
    • 龍卷風:龍卷風的風力極大且具有強烈的破壞力,。例如江蘇鹽城地區(qū)遭受龍卷風災(zāi)害時,,當?shù)睾芏辔蓓敼夥娬颈粴В夥灞淮德?、變形,,一些農(nóng)戶家的屋頂光伏電站未能幸免,高壓線,、電線桿等設(shè)施也被破壞,。
    • 強對流天氣中的大風:在一些內(nèi)陸地區(qū),強對流天氣產(chǎn)生的大風也可能導致屋頂光伏被刮下,。比如部分地區(qū)的夏季,,強對流天氣頻繁,大風可能突然出現(xiàn),,使沒有足夠防護措施的屋頂光伏遭受破壞,。
  • 暴雪:在北方一些地區(qū),冬季的暴雪天氣可能對屋頂光伏造成影響,。暴雪堆積在光伏板上會增加額外的重量,,當支架無法承受這種重量時,可能會發(fā)生坍塌,,導致光伏板被壓垮或被風吹落,。如2021年12月內(nèi)蒙古通遼市遭受極端暴雪天氣,當?shù)?0兆瓦光伏電站被暴雪壓塌損壞,。
  • 冰雹:冰雹的沖擊力較大,,當冰雹撞擊光伏板時,可能會損壞光伏板的表面結(jié)構(gòu),使其強度降低,,在后續(xù)風力的作用下更容易被刮下,。例如2023年6月美國內(nèi)布拉斯加州的太陽能電站遭到冰雹襲擊后大面積受損,受損后的光伏組件在面對風力時抵御能力下降,。

(三)建筑物因素

  • 屋頂質(zhì)量問題:如果屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)強度不足,,例如屋頂年久失修、存在腐朽或損壞的情況,,那么它可能無法為光伏電站提供穩(wěn)定的安裝基礎(chǔ),。在風力作用下,屋頂自身都可能出現(xiàn)晃動或損壞,,進而導致屋頂上的光伏板被刮下,。在一些老舊建筑上安裝的屋頂光伏電站,如果沒有提前對建筑物質(zhì)量進行評估,,就容易出現(xiàn)這種情況,。
  • 屋頂類型和坡度
    • 平屋頂:平屋頂相對于坡屋頂來說,在風荷載下的受力情況不同,。平屋頂上的光伏電站更容易受到正面風力的沖擊,,如果沒有采取特殊的防風措施,如固定墩較小的電站沒有增加配重(如沙袋等),,就可能被風刮下,。
    • 坡屋頂:坡屋頂?shù)钠露热绻^大或過小,可能影響光伏板的安裝穩(wěn)定性,。坡度太大時,,光伏板的安裝和固定難度增加;坡度太小時,,不利于排水和減少風荷載,在風雨天氣時容易使光伏板受到較大的風力作用而被刮下,。

二,、應(yīng)對屋頂光伏被風刮下的措施

(一)前期規(guī)劃與設(shè)計

  • 選址考慮
    • 氣象條件:在選擇安裝屋頂光伏電站的地點時,要充分考慮當?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù),,盡量避開臺風,、龍卷風、強風等極端天氣頻發(fā)的區(qū)域,。例如在東南沿海臺風多發(fā)地區(qū),,要謹慎選址,或者采取特殊的防風設(shè)計和加固措施,。如果無法避開,,可以參考當?shù)貧v史氣象數(shù)據(jù),確定可能的最大風力等級,從而設(shè)計相應(yīng)的防風方案,。
    • 地形地勢:選擇穩(wěn)定的地勢,,避免在山谷、風口等容易形成強風的地方安裝,。例如在山區(qū),,山谷地區(qū)容易產(chǎn)生狹管效應(yīng),風力會增強,,應(yīng)盡量避免在此處安裝屋頂光伏電站,。
  • 組件與支架選型
    • 抗風組件:選擇具有良好風抗性的光伏組件,這些組件經(jīng)過專業(yè)設(shè)計和測試,,能夠抵御一定風速的沖擊,。比如一些知名品牌的光伏組件,在研發(fā)過程中會進行風洞試驗等測試,,以確保其在高風速下的穩(wěn)定性,。
    • 高強度支架:根據(jù)當?shù)氐娘L力條件和光伏電站的規(guī)模,選擇合適強度的支架材料,。對于風力較大的地區(qū),,可以選用更高強度的鋼材制作支架,并且支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理,,保證能夠承受預計的最大風荷載,。

(二)安裝與建設(shè)過程中的措施

  • 牢固安裝
    • 正確的連接方式:使用耐候的材料和可靠的連接方式,如螺栓,、鋼筋等,。在安裝過程中,要確保每個連接件都擰緊到位,,保證光伏板與支架,、支架與建筑物之間的連接牢固可靠。例如在安裝螺栓時,,可以采用防松螺母或添加彈簧墊圈等方式防止松動,。
    • 增加穩(wěn)定性
      • 增加配重:通過增加填充物或使用混凝土基礎(chǔ)等方式增加電站的重量,以增加電站的穩(wěn)定性,。例如在平屋頂上安裝的光伏電站,,可以在支架底部增加混凝土配重塊;對于固定墩較小的電站,,可以用沙袋等增加電站配重,。
      • 加固結(jié)構(gòu):對支架結(jié)構(gòu)進行加固,如加裝防風拉桿,,防止光伏支架隨風扭動,。對于地面電站,,可以對陣列兩側(cè)的地錨進行夯實處理,提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,。

(三)運維與風險管理

  • 定期檢查和維護
    • 檢查內(nèi)容:定期檢查分布式光伏電站的設(shè)備,,包括光伏組件、支架結(jié)構(gòu),、電纜等,。檢查光伏模塊、支架結(jié)構(gòu),、電纜連接等組件的完整性和穩(wěn)固性,,查看是否有損壞、松動或侵蝕的部分,。例如在大風季節(jié)來臨之前,,檢查支架的螺栓是否松動,光伏板是否有裂縫等問題,,如果發(fā)現(xiàn)任何損壞,、松動或侵蝕的部分,及時修復或更換,。
    • 檢查頻率:根據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件和電站的使用年限等因素確定合理的檢查頻率,。在極端天氣頻發(fā)的地區(qū)或電站運行年限較長時,可以適當增加檢查次數(shù),。
  • 風險評估和預警
    • 建立機制:利用現(xiàn)代氣象監(jiān)測技術(shù),,建立風險評估和預警機制。與當?shù)貧庀蟛块T合作,,獲取及時的氣象信息,,盡早了解并預測即將來臨的臺風、龍卷風,、強風等極端天氣,,以便采取相應(yīng)的防護措施,減少可能的損害,。
    • 應(yīng)急預案:制定針對極端天氣的應(yīng)急預案,,當收到預警信息后,按照預案迅速采取行動,,如對光伏板進行臨時加固、清理周圍可能被風吹起的雜物等,。
  • 購買保險:為光伏電站購買保險,,目前許多保險公司都提供相應(yīng)的保險服務(wù)。提前購買保險可以分擔風險,,當發(fā)生意外災(zāi)害(如屋頂光伏被風刮下)時,,即可獲得賠償,減少損失。

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