本文作者:新鄉(xiāng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司

屋頂光伏被風(fēng)刮下來(屋頂光伏防風(fēng)加固技巧)

屋頂光伏系統(tǒng)在風(fēng)力作用下容易受損,因此采取有效的防風(fēng)加固措施至關(guān)重要。應(yīng)選用抗風(fēng)性能強(qiáng)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(shí)需遵循專業(yè)指導(dǎo),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(hù)也是必要的,包括檢查支架的緊固情況和光伏板的固定點(diǎn),及時(shí)清理遮擋物和異物。對于極端天氣條件下的防風(fēng)措施,如強(qiáng)風(fēng)警報(bào)系統(tǒng)和應(yīng)急響應(yīng)計(jì)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(fēng)力導(dǎo)致的損壞風(fēng)險(xiǎn),確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電效率。

一、屋頂光伏被風(fēng)刮下的原因

(一)組件及支架自身因素

  • 組件強(qiáng)度不足:如果光伏組件本身的質(zhì)量較差,材質(zhì)不夠堅(jiān)固,其抵抗風(fēng)力的能力就較弱,在強(qiáng)風(fēng)天氣下容易被刮下。例如一些低價(jià)、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(fēng)力。
  • 支架穩(wěn)定性差
    • 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理:支架的結(jié)構(gòu)形式如果沒有經(jīng)過合理的力學(xué)計(jì)算和設(shè)計(jì),可能在風(fēng)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(dāng),會(huì)影響整個(gè)光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
    • 材質(zhì)強(qiáng)度不夠:使用強(qiáng)度較低的鋼材或其他材料制作支架,當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定程度時(shí),支架可能發(fā)生變形、斷裂,導(dǎo)致光伏板被刮下。如在一些案例中,光伏支架鋼材的強(qiáng)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(huì)松動(dòng),在風(fēng)力作用下容易使光伏板脫離。

(二)極端天氣因素

  • 強(qiáng)風(fēng)
    • 臺風(fēng):在東南沿海地區(qū),臺風(fēng)頻繁。臺風(fēng)帶來的強(qiáng)風(fēng)速度極快,風(fēng)力等級往往很高,像2023年的臺風(fēng)“杜蘇芮”,中心區(qū)域風(fēng)級達(dá)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(fēng)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(yán)重形變和破損。
    • 龍卷風(fēng):龍卷風(fēng)的風(fēng)力極大且具有強(qiáng)烈的破壞力。例如江蘇鹽城地區(qū)遭受龍卷風(fēng)災(zāi)害時(shí),當(dāng)?shù)睾芏辔蓓敼夥娬颈粴?,光伏板被吹落、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(qiáng)對流天氣中的大風(fēng):在一些內(nèi)陸地區(qū),強(qiáng)對流天氣產(chǎn)生的大風(fēng)也可能導(dǎo)致屋頂光伏被刮下。比如部分地區(qū)的夏季,強(qiáng)對流天氣頻繁,大風(fēng)可能突然出現(xiàn),使沒有足夠防護(hù)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(huì)增加額外的重量,當(dāng)支架無法承受這種重量時(shí),可能會(huì)發(fā)生坍塌,導(dǎo)致光伏板被壓垮或被風(fēng)吹落。如2021年12月內(nèi)蒙古通遼市遭受極端暴雪天氣,當(dāng)?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(dāng)冰雹撞擊光伏板時(shí),可能會(huì)損壞光伏板的表面結(jié)構(gòu),使其強(qiáng)度降低,在后續(xù)風(fēng)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(fēng)力時(shí)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(qiáng)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(fēng)力作用下,屋頂自身都可能出現(xiàn)晃動(dòng)或損壞,進(jìn)而導(dǎo)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(jìn)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(fēng)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(fēng)力的沖擊,如果沒有采取特殊的防風(fēng)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(fēng)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(shí),光伏板的安裝和固定難度增加;坡度太小時(shí),不利于排水和減少風(fēng)荷載,在風(fēng)雨天氣時(shí)容易使光伏板受到較大的風(fēng)力作用而被刮下。

二、應(yīng)對屋頂光伏被風(fēng)刮下的措施

(一)前期規(guī)劃與設(shè)計(jì)

  • 選址考慮
    • 氣象條件:在選擇安裝屋頂光伏電站的地點(diǎn)時(shí),要充分考慮當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù),盡量避開臺風(fēng)、龍卷風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)等極端天氣頻發(fā)的區(qū)域。例如在東南沿海臺風(fēng)多發(fā)地區(qū),要謹(jǐn)慎選址,或者采取特殊的防風(fēng)設(shè)計(jì)和加固措施。如果無法避開,可以參考當(dāng)?shù)貧v史氣象數(shù)據(jù),確定可能的最大風(fēng)力等級,從而設(shè)計(jì)相應(yīng)的防風(fēng)方案。
    • 地形地勢:選擇穩(wěn)定的地勢,避免在山谷、風(fēng)口等容易形成強(qiáng)風(fēng)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(fēng)力會(huì)增強(qiáng),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(fēng)組件:選擇具有良好風(fēng)抗性的光伏組件,這些組件經(jīng)過專業(yè)設(shè)計(jì)和測試,能夠抵御一定風(fēng)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(huì)進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)等測試,以確保其在高風(fēng)速下的穩(wěn)定性。
    • 高強(qiáng)度支架:根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力條件和光伏電站的規(guī)模,選擇合適強(qiáng)度的支架材料。對于風(fēng)力較大的地區(qū),可以選用更高強(qiáng)度的鋼材制作支架,并且支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理,保證能夠承受預(yù)計(jì)的最大風(fēng)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(gè)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(shí),可以采用防松螺母或添加彈簧墊圈等方式防止松動(dòng)。
    • 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(jìn)行加固,如加裝防風(fēng)拉桿,防止光伏支架隨風(fēng)扭動(dòng)。對于地面電站,可以對陣列兩側(cè)的地錨進(jìn)行夯實(shí)處理,提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

(三)運(yùn)維與風(fēng)險(xiǎn)管理

  • 定期檢查和維護(hù)
    • 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(dòng)或侵蝕的部分。例如在大風(fēng)季節(jié)來臨之前,檢查支架的螺栓是否松動(dòng),光伏板是否有裂縫等問題,如果發(fā)現(xiàn)任何損壞、松動(dòng)或侵蝕的部分,及時(shí)修復(fù)或更換。
    • 檢查頻率:根據(jù)當(dāng)?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(yùn)行年限較長時(shí),可以適當(dāng)增加檢查次數(shù)。
  • 風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警
    • 建立機(jī)制:利用現(xiàn)代氣象監(jiān)測技術(shù),建立風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警機(jī)制。與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T合作,獲取及時(shí)的氣象信息,盡早了解并預(yù)測即將來臨的臺風(fēng)、龍卷風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)等極端天氣,以便采取相應(yīng)的防護(hù)措施,減少可能的損害。
    • 應(yīng)急預(yù)案:制定針對極端天氣的應(yīng)急預(yù)案,當(dāng)收到預(yù)警信息后,按照預(yù)案迅速采取行動(dòng),如對光伏板進(jìn)行臨時(shí)加固、清理周圍可能被風(fēng)吹起的雜物等。
  • 購買保險(xiǎn):為光伏電站購買保險(xiǎn),目前許多保險(xiǎn)公司都提供相應(yīng)的保險(xiǎn)服務(wù)。提前購買保險(xiǎn)可以分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn),當(dāng)發(fā)生意外災(zāi)害(如屋頂光伏被風(fēng)刮下)時(shí),即可獲得賠償,減少損失。

屋頂光伏防風(fēng)加固技巧

光伏電站選址注意事項(xiàng)

光伏板抗風(fēng)性能測試標(biāo)準(zhǔn)

屋頂光伏維護(hù)周期建議

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