太陽光発電所について知っておくべき5つのグリッド負荷

太陽光発電所は、構造自重、風荷重、積雪荷重、地震荷重、温度変化による荷重など、さまざまな荷重にさらされる。

主な負荷タイプの内訳は以下の通り：

1.構造的自重： これは、PVモジュール、取り付け構造、コンバイナーボックス、ケーブル、留め具など、すべての恒久的な部品の重量を含む。これは 永久負荷.

2.風荷重： 重要な 可変負荷 PVシステムでは、風荷重は地理的位置、高度、地形、構造物の形状に影響される。

3.積雪荷重： 積雪負荷は、地理的な位置、気候、季節に左右され、特に冬季に降雪がある地域の太陽光発電所に主に影響する。

4.地震の影響： これらは地域の震度に基づいて計算され、以下のように分類される。 事故荷重.

5.温度変化の影響： 温度変動は材料の膨張と収縮を引き起こし、構造体内のストレスにつながる。

風荷重の計算例

北京にある、3枚のモジュールが1列に並んだ面積1.3平方メートルの屋上太陽光発電システムを考える。以下のステップで風力負荷を計算する：

1.基本風圧の決定： 北京の基本風圧力については、「建築構造設計荷重規定」（GB50009-2001または最新版）を参照すること。

2.ガストファクター（pgz）を計算する： 高さ20メートルの場合、突風係数を1.69と仮定する（この値は特定の高さと法令要件によって異なる）。

3.風荷重形状係数（ps）： モジュールの配置やプロジェクトの仕様によりますが、1.3 を想定してください。

4.風圧高度変動係数（pz）： 高さによる風圧の変化を考慮し、1.2の値を使用する。

5.風荷重基準値(Wk)を計算する： Wk = Pgz × ps × pz × W0という式を使用し、W0は基本風圧値である。

北京の基本風圧力（W0）を0.5 kN/m²と仮定すると、風荷重基準値は以下のように計算される：𝑊𝑘=1.69×1.3×1.2×0.5=1.3284𝑘𝑁/𝑚2

これは、傾斜モジュール表面に作用する風荷重の標準値が1.3284kN/m²であることを意味します。実際の設計では、規格に従った荷重の組み合わせ係数を考慮し、規格値を設計値に変換し、取付構造、ファスナー、その他の部品の耐荷重を検証することが極めて重要です。

積雪荷重の計算例

積雪荷重の計算は通常、過去の気候データと「建築構造設計用荷重コード」（GB50009）に依拠します。特定地域の最大積雪深と積雪密度が既知の値であると仮定すると、雪荷重の基準値𝑆𝑠𝑛𝑤Ssnow は次式で計算できます：𝑆𝑠𝑛𝑜𝑐𝑟𝛾𝑠𝑠𝜌𝑠Ssnow=cr⋅γs⋅s⋅ρs
どこだ？
𝑐𝑟crは雪荷重の組み合わせ係数で、通常0.7とされる；
𝛾 γsは単位体積当たりの積雪重量で、中国北部では約0.2 kN/m³；
𝑠 は最大積雪深（メートル）；
𝜌 𝑠ρsは雪の密度であり、地域や気候によって異なり、一般的には0.15～0.35 kN/m³の範囲である。

地震荷重の計算

地震の影響を計算するのは比較的複雑で、震度、敷地区分、構造タイプ、基本周期などの要素が関係する。建築物耐震設計基準」（GB50011）に概説されている応答スペクトル法が一般的に採用されている。この計算では、構造物に作用するさまざまな方向の水平地震力と、それに対応する地震せん断力とモーメントを求める。

温度変化による応力計算

温度変化による熱膨張と熱収縮は、構造内に応力を引き起こす。設計段階では通常、適切な設置隙間と柔軟な接合部を組み込むことによって、この影響を緩和します。正確な計算には、材料の線膨張係数、構造寸法の変化、拘束条件を考慮します。その後、熱力学の原理を適用して、構造体内の応力分布を計算することができます。

複合負荷効果

実際の用途では、太陽光発電所の構造物には複数の荷重が複合的に作用する。設計時には、これらの荷重は最も不利な影響を考慮して組み合わされる。荷重の組み合わせは通常、基本的な組み合わせ（永久荷重＋変動荷重）や特殊な組み合わせ（地震や爆発などの偶発的な荷重を考慮）など、規格で定められたガイドラインに従います。