太阳能光伏发电：可再生能源的崛起与未来前景

太阳能光伏发电能源是一种可再生能源。将太阳能转化为所需电能的技术是光伏产业快速发展的重要标志。目前，太阳能光伏支架在我国逐渐兴起，并受到越来越多的关注。文章介绍了我国太阳能光伏支架安装存在的问题及解决方案，并探讨了光伏行业的现状和未来前景。

石油、天然气、煤炭等传统能源一直是我们使用的常规能源。尽管它们曾经储量丰富，但并非取之不尽用之不竭。随着科学技术的不断发展，环境问题和能源贫困已成为世界关注的焦点。因此，有必要开发各种新能源来替代这些日益枯竭的传统能源。随着人们的不断研究，太阳能、风能等自然能源已成为新能源的代表。它们是可再生能源和清洁能源。其中，太阳能是人们正在逐步扩大利用的能源。它不污染环境，已引起许多国家的关注。

如何实现可持续发展，需要不断进行技术创新和新能源开发，减少不必要的能源消耗和环境污染，促进经济、社会、生态环境和谐发展，为子孙后代留下青山绿水。这就是低碳经济。保护环境人人有责，节能降耗势在必行。利用新能源全力发展低碳经济，也符合国家对节能降耗指标的要求。

太阳能光伏发电能源是充分利用太阳能发电的可再生能源，节能环保，不破坏环境。在提倡环保的21世纪，太阳能光伏发电无疑成为最受欢迎的发电系统。事实上，爱因斯坦在100多年前就发现了光电效应，激励后人利用太阳能发电。 20世纪50年代，美国科学家研制出单晶硅太阳能电池，标志着人们正式开始利用太阳能发电。

在能源危机频发之际，世界各国纷纷开始探索和研究新能源。太阳能是新能源不可或缺的一部分，是人们赖以生存和发展的可再生能源之一。将太阳能转化为所需电能的技术是光伏产业快速发展的重要标志。目前，太阳能光伏支架作为太阳能发电的重要组成部分，在我国逐渐兴起，并受到越来越多的关注和使用。

1 太阳能光伏支架材料问题及解决方案

1.1 问题

太阳能光伏支架具有可重复使用、调节灵活、材质不生锈等诸多优点。它们具有优异的性能并节省大量成本。目前，我国使用的太阳能光伏支架大多是按材质来区分的。主要材料是混凝土、钢材和铝。其中混凝土支架较重，一般用于野外大型电站。虽然它们具有很强的稳定性，但对环境要求很高，并且经常与巨大的电池板配合使用。民用建筑中经常使用铝合金支架。铝质轻、美观、耐腐蚀、使用寿命长。但无法应用于大型光伏电站，成本较高。

相比之下，钢支架的优势更加明显。性能稳定、承载能力强、耐腐蚀、外形美观、成本较低、安装方便、应用范围更广。安装钢结构支架时，将工厂生产的配件运送到现场，方便简洁。钢支架按照设计要求有序安装，快速高效。但如果没有完善的制作安装水平，对类型不了解，安装时就会出现一定的问题。钢支架的制作和施工要求也较高，因此成本较高。

1.2 解决方案

我国的太阳能光伏支架重量轻，操作方便，因此选用的材料多为钢材，其中以以下两种钢材为主：

1.2.1 轻结构钢。轻结构钢是一种非常轻的材料。安装时，如果使用角钢，可以利用钢材的强度进行支架安装。鉴于角钢种类有限，采用小方钢安装可以解决这一问题。薄壁钢也是轻质结构钢的一种。这种钢材很薄，是通过冷弯或冷轧制成的异型钢材。这种钢材虽然重量轻，但无法直接与大多数电池板连接。因此需要铝压块和高强度螺栓辅助固定，方便安装。

1.2.2 普通结构钢。常见的结构钢材料多为低成本碳素结构钢和低合金钢，截面类型和加工方法多样。太阳能光伏支架系统对其截面有固定的要求。加工焊接钢材时，根据厚度和要求进行焊接工艺。通过计算不同位置的应力，采用不同厚度的钢板，方便安装，大大节省材料。

1.3 太阳能支架钢材性能要求

太阳能支架对钢材的性能要求很高。要求钢材具有较强的抗拉强度，使结构更加安全可靠。另一个是钢的屈服点。屈服点越高，截面越小，从而节省材料和成本。具有良好塑性的钢材可以通过变形对结构的损坏发出警报，使人们能够及时发现问题并解决问题。提高钢材的塑性，有利于增强整个结构的承载能力。

良好的韧性有助于结构变得更坚固。即使受到外力破坏，也能保持整个结构有充足的能量，提高结构的安全系数。尤其是在环境条件恶劣的电站中，由于钢材韧性强，在强风引起的风振作用下仍能维持结构的正常运行。另外，钢材的抗疲劳性能还可以使整个结构更加坚固可靠，抵抗外力的侵袭。

对于钢材来说，加工性能是否良好还与结构质量有关。加工性能良好的钢材具有很高的塑性，可以加工成结构所需的各种零件，而这些零件无一例外都具有优良的强度、塑性等性能。

支架的使用寿命关系到太阳能光伏系统的使用寿命，因此要求支架具有优良的耐用性和耐腐蚀性。支架的质量影响整个结构，甚至对企业的经济效益造成严重威胁。

支架钢材的选择应根据价格和生产工艺来考虑。应选择廉价且易于生产和加工的钢材。

1.4新型太阳能钢结构支架技术分析

角钢制作的太阳能支架有很多限制因素。主要原因是它们受到钢材质量的限制，钢材的质量有好有坏。现场安装时需要钻孔。不能保证钻孔后钢材保持不变。并被腐蚀。可见，角钢支架迫切需要在材料上进行更新，寻求更新的材料来替代角钢，以保证其在钻孔后不易被腐蚀。其中异型冷弯薄壁型钢是一种可以在工厂大批量生产、现场组装的钢材。具有节省材料、提前防腐处理、提高效率和寿命等优点。异形冷弯薄壁钢支架已成为我国新型太阳能钢结构支架。工厂预制一体钢支架的现场安装也比较简单。只需要在现场根据支架的模块进行组装，大大提高了施工效率，常用于大型电站。这种新型太阳能钢结构支架对材料和安装的要求非常高。

2 太阳能光伏支架安装存在的问题及解决办法

2.1 太阳能光伏支架组成

焊接和组装是太阳能支架的两种主要连接方式。焊接对角钢要求较低，价格较低，连接效果更好更强，较为常用。焊接的问题是连接点容易腐蚀，维护成本会很高。必须每隔一年进行一次防腐工作，以避免支架出现问题。由于维护工作比较麻烦且昂贵，焊接成本非常高。另外，户外安装采用焊接时，消耗大量电力，也增加了成本。焊接虽然对材料要求较低，连接效果好，但工艺稍显粗糙，支架也不美观，越来越不符合人们的审美需求。因此，焊接支架不再适用于光伏支架。

槽钢正在逐步取代这些焊接支架来克服上述问题。成品槽钢支架作为装配式支架的一种，不需要现场焊接，可以在现场直接用螺栓组装。安装快捷、美观大方、非常耐用且易于调节。这种支架的制作主要是方便槽钢之间的连接。 ，坚固且易于拆卸。

2.2 太阳能光伏支架底座连接

双排柱支架的形式应根据实际情况确定。一般来说，屋顶太阳能的建设可采用混凝土块配重和预埋件的方法，太阳能电站的建设则采用地锚法和直埋法。不同的方法应用于不同的方面，会产生不同的效果。前两种方法主要是为了防止屋顶防水层结构受到破坏，而后两种方法则应用于整个电站，以提高电站的安全可靠性，使其能够正常运行。

在太阳能电站建设中，地锚法安全系数较高，是施工时常用的方法。但采用地锚法成本较高。只有精心的设计和定制才能使支架的连接部分更加坚固。与地锚法相比，直埋法更为简单，不需要特殊定制。但在进行直埋法之前，必须进行地理勘察实验，以确保地质条件非常适合直埋法。太阳能光伏支架由于其布置受到电池板的限制，更适合直埋。

2.3新型冷弯薄壁太阳能支架组件的安装

2.3.1钢结构构件的连接。新型冷弯薄壁太阳能支架的材料主要采用各种钢塑混合连接件。一般情况下，必须提前预约、制作。由于这些钢塑的种类多样，所以用途广泛，只要满足安装条件即可。确保钢结构构件以正确的方式连接是支撑结构设计的前提。

2.3.2 将支架与基础连接。新型冷弯薄壁太阳能支架与基础的连接方式一般是相对独立的。但在条件较差的环境下，最好采用条形基础等能适应不良地质的基础。

2.3.3 支架檩条连接。托架檩条的连接方式有刚性连接、铰接连接、半刚性连接三种，其中以铰接连接最为方便。当遇到大风等恶劣环境时，应采用刚性连接，保证支架梁、柱牢固。半刚性接头具有铰接接头所不具备的性能，同时也弥补了刚性接头施工复杂的缺点，极大地弥补了两者的缺点。但施工时一般不采用半刚性连接。

2.4 太阳能光伏支架系统的技术难点

太阳能光伏支架对技术的要求非常高。从材质上看，型钢的质量要提高，就应该采用熟练的镀锌工艺制造，并符合国家相关标准。由于镀锌工艺要求极高，从镀锌层的厚度到其制造都必须严格按照标准执行。如果偏离规定，可能会在使用过程中引起腐蚀等问题。其中卤素对钢材腐蚀影响最大。其腐蚀速度非常快，范围大，很快就会造成支架脆弱，造成严重的质量问题。可见，制造高标准太阳能光伏支架的前提是高水平的镀锌工艺。

从连接角度来看，型钢的连接方法也需要巧妙的构思和不断的发展。许多人对此进行了多年的研究，形成了一套行之有效的型钢连接方法。在连接时，不仅要考虑连接部位的安全，还要考虑槽钢设计的各个方面，如节省钢材、安装方便、降低成本、调节快捷等。总之，型钢的连接方法需要不断探索，才能跟上日新月异的科学发展。

从应用来看，如果是双面槽钢，必须具有较大的承载能力，因此应采用背靠背焊接。采用压力激光焊和电焊会产生完全不同的效果。前者可以达到背靠背焊接的目的，使双面槽钢合二为一，连接均匀，美观；后者可以实现槽钢连接，但不能完成连接，最好使用方管钢。

3 我国太阳能光伏发电发展现状

近年来，我国太阳能光伏产业如雨后春笋般迅速发展，呈现出蓬勃发展之势。尽管取得的成绩令人瞩目，但仍存在技术落后、发展不平衡等问题。例如，多晶硅原材料的生产技术与发达国家相比还很落后，能源消耗很高，无法满足当前的需求，因为多晶硅原材料主要依赖进口。

在巨大的需求压力下，一些中国企业开始不断研发多晶硅原料生产技术并进行现场生产。相信在不久的将来，这种依赖进口的状况将会得到改善。

我国太阳能电池制造势头强劲，发展迅速，但价格过高，大部分只能依赖出口。目前，我国太阳能电池的自主研发能力仍然有限，并没有取得太大进展。从长远来看，这不利于发展。

我国作为经济发展最快的国家之一，在光伏发电技术和应用领域与先进水平还存在较大差距。由于光伏发电成本较高，暂时无法完全普及。尽管光伏产品生产企业众多，产量较大，但只注重数量不注重质量的现象仍然很严重。因此，目前我国光伏产品的应用现状并不乐观。

光伏产业作为新兴产业，有很多值得借鉴和推广的理由。在能源严重短缺的情况下，光伏产业可以有效调整能源结构，使人们不再过度依赖不可再生能源，促进新能源的研发，维护生态平衡，保护环境。

4 未来展望

我国光伏产业发展趋势十分乐观。虽然目前还处于起步阶段，但随着推出光伏发电城市和电站试点工作的逐步开展，我国光伏产业将步入正轨。放眼全球，光伏产业也正处于起步阶段，其发展离不开强有力的政策支持和持续的技术创新。随着时间的推移，光伏市场将进入快速发展阶段。

我国太阳能资源丰富，全国2/3的面积受到太阳的照射，具有自然资源优势。据统计，我国地表每年吸收的太阳能相当于2.4万亿吨标准煤。如此庞大的数量，使得我国太阳能资源优势非常明显。太阳能具有清洁、可靠、安全、无污染等诸多优点。太阳能技术也日趋成熟，以满足不断增长的能源需求。与其他产业相比，光伏产业是21世纪最耀眼的新兴产业。

太阳能是可再生能源，因此是我国重点发展的能源目标。一些能源短缺的国家迫切需要此类能源来弥补自身的不足。正是在这样的背景下，我国光伏产业得到了快速发展。在政府政策的大力支持下，我国光伏产业的前景将更加广阔。