01引言

随着科技的快速发展和人们环保意识的提高，可再生能源受到了越来越多的关注。其中，光伏发电作为一种清洁可再生能源，正得到广泛的应用。太阳能电池是光伏发电系统的核心部分，目前市面上应用最多的太阳能电池组件为单面组件，即组件仅支持向阳面发电。随着技术的进步，正反两面都能发电的双面电池组件也得到了更多的应用。经测算，双面组件能提高发电量10%~30%。而且，双面组件能够减少光伏系统中的阴影效应，提高系统的可靠性和稳定性。但传统单面组件采用的“檩条+横梁”的支架体系会对双面组件背面造成遮挡，不利于双面组件发电效率的提升。

因此，本文针对双面组件的特点，提出了一种新型的双面组件支架结构形式，该结构采用常见的光伏支架，具有安装简便、成本低的优势，可供分布式光伏发电项目参考使用。

02传统组件支架

对于单面光伏组件，常用的支架方式如图1所示。 该支架体系由前后两根立柱支撑一根横梁，沿横梁纵向搭设檩条，檩条之上通过压块将组件固定。该体系通过前后立柱的混凝土配重墩固定在屋面或者地面上。结构横向由斜撑形成固定体系，纵向由混凝土基础和檩条形成固定体系。经众多实际项目验证，该结构体系能满足光伏使用的结构安全需要。

03双面光伏组件特性

单面光伏组件只有一面有PN结，因此只能从一面吸收太阳能。而双面光伏组件正反两面都有PN结，可同时从两面吸收太阳能。因此，双面光伏组件的支架檩条应位于组件边缘，否则支架纵向檩条会对双面组件背面造成遮挡，大幅降低双面组件的发电优势。同时，还应尽可能避免其他电气设备( 如组串式逆变器)等对组件背面造成遮挡。

04双面光伏支架荷载

4.1 风荷载
光伏支架设计时，按25年重现期确定基本风压；地基基础设计时，按50年重现期确定基本风压，并考虑1.6的安全系数。垂直作用于光伏支架结构或光伏组件表面的风荷载标准值，可按下式计算：
式中：

w_k——风荷载标准值（kn/m2）；

β_z——高度z处的风振系数；

u_s、u_z——风荷载体型系数、风荷载高度系数；

w₀——当地基本风压（kn/m2）。
除横向风荷载外，还应考虑纵向风荷载对支架产生的水平力。计算风压时，需注意风荷载方向性，如图2所示。
4.2 雪荷载

作用于光伏支架水平投影面上的雪荷载，重现期取25年；地基基础设计时，按50年重现期确定雪荷载。安装在建筑物屋顶上的光伏组件，应考虑迎风面、背风面、遮挡物等造成的积雪不均匀分布系数。

4.3 荷载组合

光伏支架结构设计时，应进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态计算。前者主要计算支架构件的强度、稳定性以及连接强度；后者主要计算支架的变形、裂缝等。荷载效应计算分两种工况，分别为抗震验算和非抗震验算。
非抗震验算时，荷载效应的基本组合按下式计算：
式中：

S_d——荷载组合的效应设计值；

γ_G——永久荷载的分项系数，取1.3；

γ_W、γ_S——风荷载、雪荷载的分项系数，取1.5；

S_GK、S_WK、S_SK——永久荷载标准值效应、风荷载标准值效应、雪荷载标准值效应；

Ψ_W、Ψ_S——风荷载、雪荷载的组合值系数，当风荷载或雪荷载为主导荷载时，组合系数取1.0；
抗震验算时，荷载效应的基本组合按下式计算：
式中：

S_d——地震组合的效应设计值；

γ_G、γ_E、γ_W——重力荷载的分项系数，取1.3；水平地震作用分项系数，取1.3；风荷载作用分项系数，取1.5；

S_GE、S_EhK——重力荷载代表值的效应、水平地震作用标准值的效应；

Ψ_W——风荷载的组合值系数，当风荷载起控制作用时，取0.2，否则取0.0；