本發(fā)明屬于光伏電板輔助配件，具體涉及一種光伏支架木材及其制備方法與包含其的撬裝式光伏支架和光伏工裝。

背景技術：

1、太陽能發(fā)電是將太陽能轉換為電能的技術，可極大的緩解未來人類對于化石燃料的依賴，減少碳排放。同時，太陽能作為一種可再生能源，光伏技術有助于解決全球能源短缺的問題。從減少二氧化碳效果而言，安裝1平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當于植樹造林100平米，故而目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一。

2、目前，撬裝式光伏遵循因地制宜、清潔高效、布局快捷、就近利用的原則，充分利用當?shù)氐奶柲苜Y源，替代和減少化石能源消費。目前的撬裝式光伏主要采用鋼制分體式結構，即先將金屬材質(zhì)的光伏支架固定在地面，之后通過金屬螺紋連接安裝光伏組件，最后再根據(jù)實際情況調(diào)整角度、擺放位置等。

3、但是，現(xiàn)有的光伏支架均采用合金材料制備，質(zhì)量較大，在運輸和安裝的過程中均需要重型機械的輔助，單靠人力無法輕易完成，增加運輸成本建造時間。而且，光伏支架和組件之間的連接方式主要通過金屬螺栓和螺帽配合的方式完成，安裝拆除較為不便，且考慮到工況環(huán)境可能遭遇的暴雨、風沙、高鹽度腐蝕等惡劣環(huán)境，金屬結合件的壽命受到嚴峻的考驗，增加了安全事故的發(fā)生概率。同時，光伏支架和組件經(jīng)常采用分離式，需到達施工現(xiàn)場后才進行組裝。使用完畢后，再進行拆除，導致了施工周期長，成本高，同時反復拆卸過程可能導致光伏組件的損壞和安全事故。

技術實現(xiàn)思路

1、為了改善上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光伏支架木材的制備方法，其包括以下步驟：

2、步驟s1，將木材原料在沸騰的、過氧化氫質(zhì)量濃度為30～32％的過氧化氫水溶液中進行第一浸泡，得到木材a；

3、步驟s2，將木材a在四氯化鈦質(zhì)量濃度為13～20％的四氯化鈦水溶液中進行第二浸泡，并在第二浸泡過程中向浸泡體系中加入1.5～2.5wt％的硼酸粉末(即硼酸粉末的重量用量占浸泡體系總重量的1.5～2.5％)以在木材a上原位生長納米硼化鈦，得到木材b；

4、步驟s3，將木材b在溫度條件為25～38℃、壓強條件為0.3×105pa～0.5×105pa的包含有冰醋酸和乙酰氯的混合液d中進行第三浸泡，得到木材c；

5、步驟s4，對木材c進行熱壓處理，得到光伏支架木材。

6、首先，本發(fā)明先采用沸騰的、過氧化氫質(zhì)量濃度為30～32％的過氧化氫水溶液對木材原料進行第一浸泡，以去除木材中的部分木質(zhì)素，提高木材孔隙率，為后續(xù)步驟處理提供更多的反應通道和接觸位點。

7、其次，本發(fā)明再采用四氯化鈦水溶液對物料進行第二浸泡，并在第二浸泡過程中向體系中加入硼酸粉末。去除木質(zhì)素后，木材原料暴露出更多化學反應的活性位點，可作生長的形核中心。將木材浸泡在四氯化鈦水溶液中，四氯化鈦水溶液會進行水解反應，生成鈦的羥基化合物和絡合物，吸附在這些活性位點上，體系中添加的硼酸粉末會與鈦的羥基化合物和絡合物反應，生成硼化鈦。故而該過程中，體系中硼化鈦一邊生成，一邊沉積、原位生長在木材上。且生長時，硼化鈦會以能量最低也就是覆蓋和包裹的形式，在多孔的木材上生長，生成一層硼化鈦膜，包覆在木材表面和內(nèi)部的孔洞。通過控制四氯化鈦水溶液質(zhì)量濃度為13～20％，硼酸粉末的用量占浸泡體系總重量的1.5～2.5％，確保生成的硼化鈦為納米尺度。從而可以提高光伏支架的塑韌性，進而使光伏支架滿足使用過程中的抗震、耐冰雹等機械塑韌性能要求。

8、再者，本發(fā)明繼續(xù)將物料在溫度條件為25～38℃、壓強條件為0.3～0.5×105pa的包含有冰醋酸和乙酰氯的混合液d中第三浸泡，冰醋酸和乙酰氯與木材的細胞壁產(chǎn)生羥基酯化反應，從而可以進一步提升光伏支架的強度、抗風性能、抗微生物性和耐腐蝕性能。

9、最后，本發(fā)明通過熱壓處理壓縮木材中的細胞壁，以在提高木材的致密化程度、消除木材結構缺陷的同時，保持木材中原有納米纖維素和羥基酯化的細胞壁有序排列，從而可以進一步提高光伏支架的強度，進而使得光伏支架在質(zhì)量更輕、穩(wěn)定性更好的基礎上具有更優(yōu)異的抗拉強度，這樣在起吊、運輸、安裝、拆卸等方面優(yōu)勢顯著。

10、而且，經(jīng)上述處理得到的光伏支架為淺灰白色，反射率高，后續(xù)應用時可將太陽光反射到光伏組件上，進行二次吸收，增加了光伏組件對光的二次吸收。

11、在此還需說明的是，本發(fā)明對于上述步驟的順序有限定，任意調(diào)換步驟都無法達到上述有益效果。例如，假使先進行第二浸泡，再進行第一浸泡，會使得硼化鈦僅在木材表面生長，無法提升木材體相的性能，導致材料性能的各向異性。還例如，假使先進行熱壓處理，再進行第三浸泡，會導致木材中原有的結構坍塌，壓力和加熱會破壞纖維素和細胞壁之間的相互作用，造成木質(zhì)素和纖維素之間粘連，大幅降低孔隙率，不利于后續(xù)處理對木材性能的改善。還例如，若先進行第三浸泡處理再進行第二浸泡處理，會將細胞壁酯化，降低表面反應活性，不利于第二步納米硼化鈦的原位生長。

12、另外，這樣的光伏支架木材后續(xù)可與光伏組件采用榫卯方式鏈接，無需金屬螺紋，安裝拆卸快速簡單，安全系數(shù)高；光伏組件嵌在支架中，進行運輸搬遷時，僅需將榫卯扣打開，將光伏組件放入支架中，省去繁雜的安裝拆卸過程，大幅度地提升了撬裝式光伏設備的建造效率。

13、補充的是，上述木材原料可采用常規(guī)市售木材，例如方木、圓木、圓柱木等木材。在制備光伏支架木材前，沿著木材自然生長的方向?qū)⒛静膶⑶懈畛伤韫夥Ъ艿男螤睿赃M行上述處理，得到光伏支架木材。以上是本領域技術人員可自行實現(xiàn)的，在此不多贅述。

14、上述第一浸泡中，浸泡時間和溶液濃度可根據(jù)木材大小進行適應性調(diào)整，在一種優(yōu)選的實施方式中，為了進一步平衡光伏支架的強度性能和重量性能，第一浸泡的時間為24～48h。

15、為了進一步提高光伏支架的塑韌性，優(yōu)選第二浸泡的時間為15～22h。

16、考慮到進一步提升光伏支架的強度和抗風性能，優(yōu)選第三浸泡的時間為3～10h；混合液d中，冰醋酸和乙酰氯的體積比為1：3～4.2。

17、為了進一步提高光伏支架的致密化程度、消除結構缺陷，優(yōu)選熱壓處理的溫度為90～110℃、壓力為3～8mpa、時間為20～29h。

18、在一種優(yōu)選的實施方式中，在步驟s1和步驟s2之間，步驟s2和步驟s3之間，以及步驟s3和步驟s4之間，制備方法還包括對物料進行洗滌的步驟。例如，在第一浸泡后，取出物料并用去離子水和乙醇分別清洗3～5次；在第二浸泡后，取出物料并用去離子水和乙醇分別清洗3～8次；在第三浸泡后，取出物料并用去離子水和乙醇分別清洗3～8次。

19、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種光伏支架木材，由前述的光伏支架木材的制備方法制備得到。

20、基于前述的各項原因，本發(fā)明的光伏支架木材在抗拉強度滿足光伏應用需求的基礎上質(zhì)量更輕、穩(wěn)定性更好、塑韌性更佳，其還具有較好的耐腐蝕性、抗微生物性和抗風性能。而且，光伏支架木材為淺灰白色，反射率高，可將太陽光反射到光伏組件上，進行二次吸收。同時，這樣的光伏支架木材后續(xù)可與光伏組件采用榫卯方式鏈接，無需金屬螺紋，安裝拆卸快速簡單，安全系數(shù)高；光伏組件嵌在支架中，進行運輸搬遷時，僅需將榫卯扣打開，將光伏組件放入支架中，省去繁雜的安裝拆卸過程。

21、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種撬裝式光伏支架，如圖1所示，其包括底板框架1、組件框架2、主梁3和斜支撐桿4；組件框架2固定在主梁3上；主梁3通過斜支撐桿4和底板框架1相連接；底板框架1內(nèi)壁一側固定有第一固定座，組件框架2一側通過第一固定座和底板框架1連接；底板框架1內(nèi)壁另一側固定有第二固定座，支撐桿4通過第二固定座和底板框架1連接；底板框架1、組件框架2、主梁3和斜支撐桿4的材料各自獨立地為前述的光伏支架木材；主梁3和斜支撐桿4之間為走馬銷連接，斜支撐桿4和底板框架1之間為圓插銷榫連接，組件框架2和底板框架1之間為圓插銷榫連接。

22、采用榫卯結構組裝光伏支架，省去了金屬螺紋結構，降低了光伏支架的重量、提高了耐腐蝕性，進一步降低了光伏支架組裝、拆卸、運輸?shù)某杀竞椭芷凇?/p>

23、進一步地，組件框架2的四角之間為箱型火塞拼接。

24、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種光伏工裝，如圖1所示，包括前述的撬裝式光伏支架和光伏組件5，光伏組件5和撬裝式光伏支架中的組件框架2之間為雙重補丁式聯(lián)合。

25、本發(fā)明將光伏組件和支架整合為一體式結構，既能實現(xiàn)撬裝式光伏支架的高強度設計和快速拆卸運輸，又能提升光伏支架在不同環(huán)境的下的壽命。