不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究

豆红强; 杨剑新; 李如; 王龙威

doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0076

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究

更新时间：2026-07-22

- 不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究
- 不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究
- 太阳能学报 2026年47卷第6期页码：656-666
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0076
  中图分类号： TK513
- 网络首发：2026-07-08，
  
  纸质出版：2026
- 稿件说明：
移动端阅览
豆红强, 杨剑新, 李如, 等. 不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究[J]. 太阳能学报, 2026,47(6):656-666.

豆红强, 杨剑新, 李如, et al. 不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究[J]. 2026, 47(6): 656-666.
豆红强, 杨剑新, 李如, 等. 不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究[J]. 太阳能学报, 2026,47(6):656-666. DOI： 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0076.

豆红强, 杨剑新, 李如, et al. 不同坡度地形下光伏组件风荷载特性研究[J]. 2026, 47(6): 656-666. DOI： 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0076.

摘要

为揭示地形坡度对光伏组件风压分布形式及风荷载体型系数的影响

利用FLUENT流体仿真软件

采用雷诺时均方法和剪切应力传输模型湍流模型

开展不同坡度地形下不同光伏组件倾角、不同风向角工况的光伏组件风压分布规律及其风荷载体型系数研究。结果表明：不同坡度地形下风向角和安装倾角均对光伏组件所受风荷载大小具有显著影响;由于地形坡度的存在会导致风产生绕流效应

但随着柱高的增加绕流效应将逐渐减弱;在不同坡度及不同光伏组件安装倾角条件下

单组串光伏组件体型系数均大于光伏阵列组件体型系数;光伏阵列组件的遮挡效应导致第2行光伏组件的体型系数最大衰减达70%

第3行光伏组件的体型系数最大衰减达66%。然而

坡度的存在显著削弱了遮挡效应

最大衰减幅度可减少45%。

Abstract

This study aims to elucidate the influence of terrain slope on wind pressure distribution and wind load shape coefficients of PV modules through computational fluid dynamics （CFD） simulations using FLUENT software. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes （RANS） equations coupled with the shear stress transport （SST） turbulence model were employed to investigate the wind pressure distribution patterns and wind load shape coefficients under various configurations

including different PV module inclination angles

wind direction angles

and terrain slopes. The findings reveal that both wind direction angle and mounting inclination angle significantly influence the wind load magnitude on PV modules across different terrain slopes. While terrain features induce wind bypass effects

these effects gradually diminish with increasing column height. Furthermore

under various slope conditions and mounting inclinations

single-string PV modules consistently exhibit higher shape coefficients compared to PV array configurations. The investigation also demonstrates substantial shading effects within PV arrays

resulting in distinctive wind load characteristics for subsequent rows. Specifically

the shape coefficients experience maximum attenuations of 70% and 66% for the second and third rows of PV modules

respectively. However

the presence of terrain slope significantly mitigates these shading effects

reducing the maximum attenuation by up to 45%.

关键词

Keywords

references

JUBAYER C M, HANGAN H.Numerical simulation of wind effects on a stand-alone ground mounted photovoltaic (PV) system[J]. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 2014, 134: 56-64.

邹云峰, 李青婷, 殷梅子, 等. 跟踪式光伏结构风荷载规范规定值与风洞试验值对比[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2022, 53(4): 1331-1340.

许宁, 李旭辉, 高晨崇, 等. 光伏系统风荷载体型系数分析[J]. 太阳能学报, 2021, 42(10): 17-22.

殷梅子, 邹云峰, 李青婷, 等. 单排跟踪式光伏结构风荷载风洞试验研究[J]. 铁道科学与工程学报, 2020, 17(9): 2354-2362.

全勇, 吴建高, 陈艳, 等. 风向角和倾角对光伏阵列风荷载的影响[J]. 太阳能学报, 2024, 45(1): 25-31.

高亮, 窦珍珍, 白桦, 等. 光伏组件风荷载影响因素分析[J]. 太阳能学报, 2016, 37(8): 1931-1937.

黄伯城, 马文勇, 刘庆宽, 等. 串列光伏板体型系数遮挡效应研究[C]//第25届全国结构工程学术会议. 北京, 中国, 2016: 326-329.

REINA G P, DE STEFANO G.Computational evaluation of wind loads on sun-tracking ground-mounted photovoltaic panel arrays[J]. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 2017, 170: 283-293.

BANKS D, MERONEY R N, SARKAR P P, et al.Flow visualization of conical vortices on flat roofs with simultaneous surface pressure measurement[J]. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 2000, 84(1): 65-85.

SOLARI G.Wind science and engineering: origins, developments, fundamentals and advancements[M]. Cham: Springer International Publishing, 2019.

HOLMES J D, PATON C, KERWIN R.Wind loading of structures[M]. Boca Raton: Taylor & Francis, 2007.

陈伏彬, 王羽, 祝瑜哲, 等. 考虑斜坡地形影响的光伏组件流固耦合风致振动数值模拟研究[J]. 太阳能学报, 2025, 46(3): 404-411.

XU A, MA W Y, YANG W S, et al.Study on the wind load and wind-induced interference effect of photovoltaic (PV) arrays on two-dimensional hillsides[J]. Solar energy, 2024, 278: 112790.

KOEKEMOER J H, BREDELL J R, VENTER G, et al.Field measurements of wind load effects in a photovoltaic single-axis tracker mounting rail[J]. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 2024, 253: 105876.

方平治, 顾明, 谈建国, 等. 阻塞率对表面风压系数影响的数值模拟[J]. 建筑科学与工程学报, 2013, 30(3): 101-106.

孙晓颖, 许伟, 武岳. 钝体绕流中的计算域设置研究[C]//中国土木工程学会桥梁及结构工程分会风工程委员会. 第十三届全国结构风工程学术会议论文集. 大连, 中国, 2007: 1036-1041.

BAETKE F, WERNER H, WENGLE H.Numerical simulation of turbulent flow over surface-mounted obstacles with sharp edges and corners[J]. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 1990, 35: 129-147.

GB 50009—2012, 建筑结构荷载规范[S].

ASCE/SEI 7—10, Minimum design loads for buildings and other structures[S].

JIS C8955—2017, Load design guide on structures for photovoltaic array[S].

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

燃料电池汽车氢气泄漏扩散分区域数值研究

小型直线翼垂直轴风电叶片防除冰仿真研究

考虑土体蠕变的海上风力机桶型基础长期沉降计算方法研究

海上风电结构新型阻尼装置研究

基于WRF模式的中长期风速预报及订正研究