山地光伏电站单双立柱光伏支架结构方案对比分析

摘要：山地光伏电站的建设因地形的复杂性而面临诸多挑战，其中光伏支架的选型对于整个项目的成本控制、发电效率提升以及运行稳定性保障起着极为关键的作用。本文深入剖析了单立柱和双立柱光伏支架结构在山地光伏电站场景中的应用特性，从成本构成、施工难度、结构稳定性以及地形适应性等多维度进行了细致的对比研究，并佐以实际案例分析，进而提出了针对不同工况下的最优支架结构选择建议，旨在为山地光伏电站的规划、设计与建设提供极具价值的技术参考与决策依据。

关键词：山地光伏电站；单立柱光伏支架结构；双立柱光伏支架结构

一、引言

在全球对清洁能源的需求持续攀升的大背景下，山地光伏电站凭借其能有效利用特殊地形土地资源的优势，成为了新能源领域的重要发展方向[1]。光伏支架作为承载光伏组件并使其保持最佳发电角度的关键基础设施，其结构设计的合理性直接关联到整个光伏电站的性能表现。单立柱与双立柱光伏支架结构作为山地光伏电站中常见的两种选型方案，各有其独特的技术经济特征[2]。深入探究它们在不同山地环境条件下的适用性差异，对于实现山地光伏电站项目的高效、经济、稳定运行具有极为重要的现实意义。

二、单立柱光伏支架结构

（一）结构特点

单立柱光伏支架主要由一根直立的主立柱构成其核心支撑部件，该立柱顶端与横梁牢固连接，光伏板则有序安装于横梁之上。这种结构形式相对简洁明了，其布局紧凑，在山地环境中能够有效减少对土地的占用面积，提高土地资源的利用率。

（二）优势

单立柱光伏支架的优势主要有两个方面：施工便捷性显著和材料成本经济性突出。施工便捷性显著方面，由于单立柱光伏支架仅需设置一根立柱，相较于双立柱结构，其在基础施工阶段的土方开挖工作量大幅减少。在山地施工中，这意味着减少了对山体的大规模扰动，降低了施工难度与复杂性。在一些地形相对平缓、地质条件较好的山地光伏项目试点中，单立柱支架的安装速度比双立柱支架快约 30% - 40%。材料成本经济性突出方面，单立柱结构的简洁性直接导致其材料使用量相对较少。从立柱、横梁到连接件等，各个部件的数量均少于双立柱结构，从而在材料采购环节能够节省大量成本。

（三）局限性

单立柱光伏支架的局限性体现在稳定性面临挑战，以及抗风性能相对薄弱。在山地地形中，尤其是坡度较大（如超过 20°）或者地质较为松软的区域，单立柱结构的单点支撑特性使其难以提供足够强大且均匀的支撑力。在风荷载、雪荷载以及光伏组件自重等多重作用力的长期影响下，容易出现倾斜、沉降等稳定性问题，进而影响光伏组件的发电效率与使用寿命。笔者在某山区光伏电站的长期监测中发现，位于坡度约 25°山坡上的单立柱支架在运行 3 - 5 年后，约有 10% - 15% 的支架出现了不同程度的倾斜现象。

三、双立柱光伏支架结构

（一）结构特点

双立柱光伏支架采用两根立柱并行设置的方式，共同支撑起横梁与光伏组件，两根立柱之间通过横梁及其他连接件形成了一个稳定的框架结构体系。这种结构布局使得其在力学性能上具有更好的平衡性与稳定性。

（二）优势

双立柱光伏支架结构的优势体现在卓越的稳定性表现和广泛的地形适应性。具体来看，卓越的稳定性表现方面，双立柱的框架式结构能够将所承受的各种荷载更为均匀地分散到两个支撑点以及整个框架体系之中。无论是在山地的复杂地形起伏变化下，还是面对强风、暴雪等恶劣气候条件所带来的巨大外力冲击，都能够保持良好的结构稳定性，有效避免因局部受力过大而导致的结构损坏。例如，在某位于高海拔、多大风山区的光伏电站项目中，双立柱支架在经历了多次强风（风速超过 20m/s）与暴雪（积雪深度达 50cm 以上）的考验后，依然保持着良好的结构完整性，未出现明显的变形或损坏迹象。广泛的地形适应性方面，由于其稳定的结构特性，双立柱支架在山地坡度较大（甚至可达 30° 及以上）、地形起伏剧烈以及地质条件较为复杂（如存在岩石层、松软土层交替等情况）的区域都能够实现可靠的安装与稳定运行。

（三）局限性

双立柱光伏支架结构的局限性也比较明确，分别是施工复杂程度高和成本居高不下[3]。双立柱结构的基础施工需要同时为两根立柱进行精确的定位与挖掘，这不仅增加了土方工程的工作量，而且对施工精度的要求也更高。在安装过程中，需要确保两根立柱的垂直度、间距以及与横梁的连接精度等多个参数的准确性，涉及的安装工序更为繁多，需要更多的人力、物力投入以及更长的施工时间。

四、单双立柱方案对比分析

为了更为直观地展示单立柱与双立柱光伏支架结构方案的差异，以下通过详细的对比表格与进行说明：

五、结论与建议

本文通过对山地光伏电站单双立柱支架的阐述和方案对比后可知：单立柱在平坦或缓坡（小于 20°）、地质硬区域有优势，施工快、成本低，能降成本缩周期，但稳定性与抗风差，复杂山地长期运行有风险。双立柱适用于陡坡（可达 30° 及以上）、地形地质复杂处，虽施工繁、成本高，却能凭强稳定性与适应性在恶劣环境长期稳效运行，保长远效益。规划建设时，需综合地形、地质、气候、预算等多因素权衡二者利弊，优化选择，以达山地光伏电站经济效益、环境效益与社会效益的最大化。

参考文献：

[1]余珮，郝瑞雪，孙永平.全球清洁能源合作伙伴关系下的中欧技术合作[J].欧洲研究， 2023， 41（4）：30-54.

[2]聂晓鹏.山地光伏电站用单立柱和双立柱光伏支架结构的受力对比分析[J].太阳能， 2021， 000（010）：59-63.

[3]胡传鹏，高志毓，董旭光.交能融合项目路域光伏支架结构方案比较[J].南方能源建设， 2024， 11（S01）：7-13.