光伏支架材质的应用对比分析

光伏支架材质的应用对比分析

吴光林

中建三局第二建设工程有限责任公司 河北石家庄   051230  

中文摘要：摘要支架材质，镀锌铝镁，热镀锌，柔性支架

关键词：支架耐久性、稳定性、支架安装、轻便、观感质量好、耐腐蚀

一、引言

随着光伏技术的不断发展，光伏发电已成为未来可再生能源发展的重要方向之一。光伏支架的材质选择对于光伏系统的性能和寿命具有至关重要的影响。本文将对光伏支架材质进行对比分析，从经济性、耐久性、实用性等方面来比较镀锌铝镁、镀锌碳钢、柔性支架三种材质，并探讨其应用前景。通过数据对比分析，得出相应结论

二、常用光伏支架材质介绍

2.1镀锌铝镁支架

镀锌铝镁稀土合金镀层板即镀层是由锌（Zn）、铝（Al）、镁（Mg）高温固化形成，其显微结构由Zn、Al和Zn2Mg的致密三元共晶组织构成，从而使钢板表面形成一层致密的、有效防止腐蚀因子穿透的屏障。

2.2镀锌碳钢支架

镀锌碳钢支架，一般采用Q235型钢作为主材，所谓型钢是指有一定截面形状和尺寸的条形钢材，其主要类型有工字钢、槽钢、角钢、方钢、C型钢、H型钢等。

2.3柔性支架

柔性光伏支架是钢索预应力结构，其光伏支架材料主要为钢绞线、钢绳、钢缆、钢索或者钢链中的任意一种或者多种组合。柔性光伏支架系统可节约工程成本，比同等条件下的光伏光伏支架节约钢材量30%-40%，能抵抗16级台风。柔性光伏支架适用性范围广，使用灵活，节约工程成本，且可实现土地的二次利用，适用于普通山地、荒坡、水池渔塘以及林地等多种大跨度应用场地，而且不影响农作物种植及养鱼，未来具有广阔的发展前景。

三、支架性能对比比较

3.1经济性

经济性是光伏支架材质选择中的一个重要考虑因素。下表是镀锌铝镁、镀锌碳钢、柔性支架这三种材质的市场价格比较

3.2耐久性比较

从耐腐蚀性和耐疲劳性两个方面进行比较，镀锌铝镁材质相对于镀锌碳钢和钢绳索都具有更好的性能。镀锌铝镁支架在大气环境下，处于钝化区，其表面形成一层致密的氧化膜，阻碍了活性铝基体表面与周围大气相接触，故具有非常好的耐腐蚀性，且腐蚀速率随时间的延长而减小。镀锌碳钢和柔性光伏支架这是将表面经清洗、活化后的钢铁支架浸于熔融的锌液中，通过铁锌之间的反应和扩散，在钢铁支架表面镀覆附着性良好的锌合金镀层，依靠65μm的锌镀层来达到防腐的目的。施工、运输过程中易对镀锌层造成破坏，从而严重影响支架的防腐效果。

结合光伏施工现状，受限于桩基础施工质量的影响，光伏支架在安装过程中存在一定程度的磕碰、扩孔、打眼等破坏锌层的情况出现，在镀锌碳钢支架的应用过程中此类现象尤为突出，严重影响光伏支架的耐久性，给后期运营维护带来了诸多隐患和挑战。而镀锌铝镁支架依赖其致密的氧化膜来抵抗来自环境的侵蚀，在潮湿腐蚀环境下，切口附近的镀层物质通过溶入裸露金属表层附着的水膜，不断迁移浸染到裸露的切口位置，形成由氢氧化锌、碱性氯化锌及氢氧化镁等组成的致密保护膜(白锈)，逐渐覆盖裸露切口金属，将外界腐蚀介质与裸露金属基体分隔，从而阻止裸露切口进一步腐蚀。光伏支架打孔、切割地方自愈环保，不会生锈，免去了现场二次镀锌等防腐工序，一定程度上提高了项目的效益。

3.3观感质量

镀锌铝镁支架外观较镀锌碳钢支架更显灰色，其优点是色泽一致无色差、干净整洁，因其有多种表面处理方式，如阳极氧化、化学抛光、氟碳喷涂、电泳涂漆等，而镀锌碳钢往往采用热镀锌或冷镀锌（又叫电镀锌）的方式进行加工，冷镀锌镀层厚度往往仅有3μm~15μm，达不到支架耐腐蚀性能要求；热镀锌工艺质量控制难度较大，往往出现气孔、锌粒而导致支架外观颜色差异很大。热镀锌由于高温处理后下热镀锌锅内上来晾干后表面挂留现象，容易堆积镀锌渣，对于外观要求非常高客户，需要人工二次打磨。同时锌层挂留也给施工带来了安全隐患，挂留锌层往往在支架末端，在支架搬运、安装过程中均有安全隐患。

3.4结构强度

镀锌铝镁材料重量一般约为2.71g/㎡，其型材变形量约为钢材的2.9倍，强度约为钢材强度的70%，因此镀锌铝镁光伏支架具有质量轻、美观耐用、耐腐蚀等特点，用于对承重有要求的屋顶电站，抗腐蚀性有要求的工业厂房屋顶电站。

镀锌碳钢这种材料重量一般约为7.85g/㎡，机械强度高，用于主梁和柱的板厚不宜小于2.5mm，当有可靠依据时板厚可取2mm,用于次梁的板厚不宜小于1.5mm，镀锌碳钢的优势是材料最为普通，供货周期相对来说较短，能满足项目施工的进度要求。镀锌钢支架性能稳定，制造工艺成熟，承载力高，因此主要运用于对强度有要求的电站中，如大型地面电站等，这种材质的支架是目前应用最普遍的光伏支架

柔性光伏支架为钢索预应力结构，其光伏支架材料主要为钢绞线、钢绳、钢缆、钢索或者钢链。强度与镀锌碳钢差异不大，比同等条件下的光伏光伏支架节约钢材量30%-40%，能抵抗16级台风。柔性光伏支架适用性范围广

，使用灵活，节约工程成本，且可实现土地的二次利用，适用于普通山地、荒坡、水池渔塘以及林地等多种大跨度应用场地，而且不影响农作物种植及养鱼，未来具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]闫秉昊,王孝建,刘欣.碳钢和耐候钢在工业大气环境中的腐蚀行为[J].宝钢技术,2019(05):18-24.

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