1.3.1　固定式安装方式

1. 倾角固定支架安装方式

为使光伏组件能够接受最大的光照辐射，通常被设计成与水平面成一定倾斜角度，因此光伏组件及其支架系统需要承受一定风载，并保证使用寿命。当前，倾角固定安装方式是并网大型光伏电站最广泛的安装方式。其支架结构如图1.10所示，主要由前立柱、后立柱、支撑、主梁和次梁构成[16]。其中，次梁为横梁，支架前立柱高度为0.2～0.5m，主梁与地面倾角为30°～36°，后立柱高度根据电池板尺寸设计。地面光伏电站常见的光伏组件排列方式有两种，即竖向双层光伏组件排列和横向四层光伏组件排列，如图1.11所示。以尺寸规格为1956×992×40mm的光伏组件为例，在相同的长度范围内，两种排列方式容纳的组件块数相同。组件阵列安装过程中，前后阵列间（北半球一般南北方向上）要留出合适的间距B，以免出现阴影遮挡。一般按照冬至日9:00—15:00保证前后无阴影遮挡，来计算组件方阵安装的前后最小间距B，如式（1.1）。

式中，ϕ为当地纬度（北半球为正，南半球为负）；δ为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为-23.5°；ω为时角，上午9:00的时角为45°；H为光伏阵列或遮挡物最高点与后排可能被遮挡组件高度差，一般就是组件距地面高度与地面支撑高度之差HH-HL。

图1.12和图1.13所示为格尔木地区倾角固定竖向两层和横向四层两种安装方式的实景。早期施工的光伏电站，多采用图1.12或图1.13中的倾角固定安装方式，一般地面在施工前找平，光伏支架规格统一，支架顶端距离地面约为2.5m。从图1.12可以看出，光伏阵列表面较为平整，基本保持水平，每个阵列约容纳40～80块电池板，长度为20～50m。常规的倾角固定安装方式，在地面较为平整、支架规格统一的情况下，无论是人工还是机械清洁都比较方便。

在青海共和地区，风沙相对较小，光伏支架规模更大，横向安装有五层，如图1.14（a）所示，甚至达到更高，支架总高度可达4.5m。随着场站数量增多，平整的戈壁滩已完全利用，光伏组件需要安装在不平整的地面，因此支架规格不再统一，通过调整前立柱和后立柱的高度适应地面，以达到光伏阵列局部平整，如图1.14（b）所示。对于许多山区、丘陵地带，适应地面安装是比较普遍的，如山西芮城，河北承德、平山等地。对于高度超过4m时，人工清洁需要加装很高的梯子才能对上面的电池板进行清洁，机械清洁对机械臂的刚性要求也较高。对于地面不平、地貌复杂的阵列，无论对人工清洁还是机械清洁都是挑战。

2. 倾角可调固定支架安装方式

为了提高太阳光直射吸收，定期调节支架倾斜角来提高发电量。在倾角固定式支架的基础上，加上铰链、齿轮齿条、液压或千斤顶等传动机构就可实现倾斜角度可调。定期调节，通常是一段时间才调节一次，主要有月调式（每月调一次）、季调式（每季度调一次）和半年调式（每半年调一次）等方案形式[15]。青海刚察地区采用月调式，以2°为单位调节，调节范围为4°～66°。月调式春、夏、秋、冬四季的倾角分别为28°、10°、52°、62°。半年调式则当年11月至次年4月倾角为58°，5月至10月倾角为20°[15]。在高纬度、高海拔地区，且土地使用无偿或出让费极少的地区，建议采用可调支架（一年调整4次）安装方式[17]。

青海大部分地区处于高海拔荒漠地区，采用分季调节方案。以格尔木地区为例，大唐国际格尔木光伏电站所采用的分季可调支架结构如图1.15所示[18]。

该支架主要靠图中的圆弧式调梁来挡位式调节光伏组件的倾角。调节角度定为4°、33°和50°，3、4、9月调节角度为33°，5—8月调节角度为4°，10—12、1、2月调节角度为50°。一组支架的调节过程为8套螺栓的松开、取下、重新安装紧固，过程较为方便。与圆弧式可调支架类似，对固定支架做机构改进的还有推拉杆式可调支架，如图1.16所示。

圆弧式除了固定孔外，也可使用齿轮齿条实现无级变速，整组支架可实现联动。更复杂的可以在阵列一端加载伺服电机，实现每天定时调节的功能。推拉杆式，其调节点既可设置在图1.16（b）中的底部滑轨上，也可设置在光伏组件背面的斜梁上[19]。使用齿条结构或滑道结构即可实现自动调节功能，当然也会增加安装和维护成本。除了支架上的改进外，也可加上千斤顶或液压泵来驱动支架运动[20]，如图1.17所示［4］。千斤顶和液压驱动更易于实现自动调节，即使人工调节也是省力省工的，但千斤顶和液压机构会造成额外的成本。

倾角可调式光伏阵列系统与倾角固定式相比，可提高约5%的发电量。根据大唐国际格尔木二期10MW倾角可调式电站经验，1年可增加发电量约1×106 kW·h，1年就可收回投资成本，每年增加人工成本约15万元，而增加利润达85万元，按照25年计算可增加收入约2 000万元[18]［5］。

倾角可调固定安装方式实现整组支架联动调节，对地基和支架刚度要求都较高，当然电池板阵列表面也相对平整规范，而且由于倾角调节要求，支架整体高度不会太高，这些对清洁维护都是利好的。但在清洁过程中，尤其采用水或清洁剂时必然会喷淋到支架系统，对调节机构有很大影响。而从清洁维护角度看，倾角可调支架也较易维护，更适合于高海拔荒漠地区。