近日，MoreFun课题组在光伏结构风雪灾害研究方面取得新进展，相关成果以“Nonuniform Snow Distribution Mechanism and Load Modeling for Photovoltaic Modules in Cold Regions”（寒冷地区光伏组件非均匀积雪分布机制与荷载模型）为题，发表于国际期刊《Journal of Structural Engineering》。

随着光伏发电设施不断向高纬度、高海拔等寒冷多雪地区拓展，积雪荷载已成为影响光伏支架结构安全的重要因素。现有雪荷载设计方法主要参考传统单坡屋面积雪模型，对光伏组件边框阻雪效应及风作用下积雪非均匀分布特征的考虑仍不充分，可能导致实际雪荷载被低估。针对这一问题，课题组结合现场观测与数值模拟，系统研究了静风和风吹雪条件下光伏组件表面的积雪分布规律，揭示了组件倾角、边框约束及风场特征对积雪形成与再分布的影响机制。

研究发现，在静风条件下，组件边框对积雪具有显著的阻滞作用，即使组件倾角达到50°，表面仍可能保留较厚积雪。在风作用下，低倾角组件表面的积雪以相对均匀的侵蚀为主，而中、高倾角组件则表现出明显的非均匀分布特征，积雪在组件下缘增厚、上缘减薄。这一现象主要与组件周围的气流分离及涡旋结构有关。对于大跨度光伏阵列，准二维流动特征进一步增强了积雪分布的不均匀性。此外，风速对积雪再分布具有重要影响，中等风速条件下可能形成更为显著的非均匀积雪，而较高风速则可能使组件表面积雪被完全清除。

基于上述研究结果，课题组提出了适用于光伏组件雪荷载设计的非均匀分布系数，建议采用1.3和0.7分别表征积雪较厚与较薄区域的荷载分布特征。研究成果进一步完善了光伏组件积雪分布与风雪耦合作用机制的认识，可为寒冷地区光伏支架结构雪荷载计算、抗雪设计及相关设计标准的完善提供参考。

研究得到国家自然科学基金项目（52278511）的资助。

论文信息

论文题目：Nonuniform Snow Distribution Mechanism and Load Modeling for Photovoltaic Modules in Cold Regions

发表期刊：Journal of Structural Engineering

论文链接：https://doi.org/10.1061/JSENDH.STENG-16423