光伏跟蹤系統設計風壓計算主流規範整理 第1部分 | 國標&美標

2021-01-14 呆呆的Tracker
中國宣布2030年達到碳高峰,2060年前爭取實現碳中和,中國光伏安裝容量正在以每年30%的速度增長;美國總統拜登公布2萬億美元氣候計劃;歐盟委員會計劃於2030年前實現55%的脫碳目標,伍德麥肯茲估計,至2030年,可再生能源在歐盟電力供應中的份額需要從2020年的38%上升到65%;在拉丁美洲,巴西和智利市場的儲備項目增加將成為該地區的主要增長動力;非洲新興市場內的光伏開發周期縮短,其中,南非計劃在2030年達到27.6GW的再生能源累積安裝量,其中光伏將在當年實現8.2GW的累積安裝量;澳大利亞是世界上太陽能資源較好的國家之一,年均日照時數在2000小時左右,內陸陽光充足,具有豐富的太陽能能源開發潛力。

---全球各地對於非水可再生能源利用政策利好,光伏板塊的應用佔比將日趨增加。對於光伏跟蹤系統,布局全球,大勢所趨。而對於跟蹤系統設計,最關鍵的就是設計風壓計算。ok,是時候了解下全球相關主流規範對於設計風壓計算的規定了,此文先講述國標和美標計算!---世界主要光伏市場分布:中國、美國、拉丁美洲(巴西、智利、阿根廷等)、中東、澳洲、非洲等,比較適用跟蹤支架設計的規範:

中國建築結構荷載規範 | GB 50009-2012

美國土木工程師學會(建築及其它結構的最小設計載荷) | ASCE 7-05/7-10/7-16

歐洲標準 | EN 1991-1-4

澳大利亞/紐西蘭標準 | AS/NZS 1170.2

日本工業標準(光伏陣列結構設計指南) | JIS C 8955 

印度標準(建築物結構風荷載) | IS 875 

等等。。。


主流規範對於風速定義等相同點一般是:


不同點一般是重現期,或者對於風速的時距定義不同。


作者這裡根據之前做過的項目以及對一些國家規範的查閱,

對部分國家風速定義的重現期和時距做了總結:


下面是對國標和美標的設計風壓計算整理:

~備註:因為現在跟蹤支架的設計基本依據風洞報告數據,其中包含了體型係數(壓強係數)和風振係數(動態放大係數),常見建築結構荷載規範中對此兩種係數的取值規定不完全適合跟蹤系統結構計算,所以以下規範介紹將不介紹此兩種係數的取值。~


國標


GB50009 第8章節 風荷載

8.1 風荷載標準值及基本風壓

8.1.1 對於主要受力結構


風荷載標wk


wk=βz*μs*μz*w0

wk---風荷載標準值;

βz---高度z處的風振係數;

μs---風荷載體型係數;

μz---風壓高度變化係數;

w0---基本風壓。


基本風w0

查閱全國基本風壓分布圖或查閱規範中附表E.5

    

風壓高度變化係數μz

查閱表8.2.1,地面粗糙度常見類別B,μz取值為1.0



   

荷載組合(只考慮恆荷載、風荷載和雪荷載)


~備註:D:恆荷載;WD:風壓力;WU:風吸力;S:雪荷載。~


美標

~備註:ASCE 7-05/7-10是美國目前主流分析跟蹤系統的荷載規範,兩者對於跟蹤系統分析用基本風速定義的不同,籠統來講就是ASCE 7-05是考慮50年一遇風速,ASCE7-10是考慮300年一遇風速,兩種重現期對應風速轉化係數是1.18,轉換係數計算公式為:

VT/V50=[0.36+0.1*ln(12T)] 

T:return period|重現期。~


一般應用跟蹤系統的項目,對人類的生命和財產損害極小,Risk Category Ⅰ


7-05

速壓(基本風壓)qz

qz=0.613Kz*Kzt*Kd*V^2*I

7-10

速壓(基本風壓)qz

qz=0.613Kz*Kzt*Kd*V^2


0.613:二分之一空氣密度;

V:basic wind speed|基本風速


7-05 wind map


7-10 wind map



Kd:wind directionality factor|風向係數,取值0.85

Table 26.6-1


Kzt:topographic factor|地形係數,取值1.0

Figure 26.8-1


Kz:velocity exposure factor|速壓暴露係數,取值1.0


Iw:importance factor|重要性係數

~備註:7-10中速壓的計算公式中取消了這一係數,相對應的基本風速重現期改為300年一遇。~


荷載組合




美國大選、疫情後中國經濟的復甦以及對疫情的不同反應徹底重組了全球太陽能行業,至2030年,美國太陽能預期產能仍有可能從235GW升至450GW以上。中國也將加快太陽能項目的開發。雖然這些承諾尚待納入中國第十四個五年計劃,但中國在2060年淨零排放計劃中承諾,太陽能年產能增幅極有可能從2020年的預期38.5GW增至2030年的逾80GW。


===下一篇文章將介紹澳標、歐標的設計風壓計算分析===



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