台风摩羯概况
台风摩羯（Typhoon Yagi），国际编号：2411，是一个非常致命和极具破坏性的热带气旋，于2024年9月上旬影响了东南亚和华南地区。9月1日“摩羯”在西北太平洋生成，最终于9月8日17时被中央气象台停止编号。
台风摩羯是2024年秋季的第一个强台风，也是有史以来秋季袭击海南的最强台风。南海目前有记录超强台风共四个，分为是1954年的柏美娜，2014年的威马逊，2021年的雷伊和2024年的摩羯。其中威马逊和摩羯正面登陆海南地区，登陆地点均为文昌地区，登时均为17级以上超强台风，中心风速分别为60m/s和65m/s。因此，无论从台风的路径还是风速上来看，2024年的摩羯都是有史以来登陆海南的最强台风。
Note：按照中心风力从小到大，一般将台风分为六个等级，分别为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。
图 1 威马逊（201409）与摩羯（202411）路径与风速对比
(数据来源：https://typhoon.slt.zj.gov.cn/)
图 2给出了海南地区的基本风压分布，其中此次台风登陆点文昌的基本风压没有直接给出，但是从《建筑结构荷载规范》的等值线图和基本风压的分布看可以看出，海南全岛面向大海区域的50年重现期基本风压约为0.85kpa，对应的风速约为37m/s。
图 2 海南省基本风压
考虑到《建筑结构荷载规范》采用的是10分钟平均风速；台风的风速时距为2分钟，约为10分钟风速的1.16倍。此次台风大致对应设计风速约为56m/s，约为50年重现期设计风速的1.5倍，风压约为设计风压的2.25倍。台风风速远大于设计风速是此次大量结构破坏的主要原因之一。
Note：由于台风风速为定强风速，与设计风速的关系需要专门的气象专家来研究确定，上述估算并不准确，但是可以看出此次台风风速可能大于设计风速。
调研电站概况
此次主要针对光伏电站，尤其是光伏支架的风致损坏情况进行调研，需要强调的是，调研的目的并不是为了比较各个电站或者企业光伏支架的优劣，从风速的角度看，如果摩羯风速远超设计风速的话，考虑到光伏电站建设对成本的极度敏感，台风路径上的支架的损坏似乎是不可避免的。因此，此次调研的目的是明确各种支架风致破坏的主要特征和抗风设计的薄弱环节，为光伏支架抗风设计方法的改进提供依据和参考。
调研的支架形式主要包括固定支架、柔性支架和漂浮支架，应用场景主要是渔光互补、农光互补、山地、矿坑等。表 1给出了此次调研的光伏支架列表。
Note：虽经过多方搜集信息，并未获得海南地区的跟踪支架信息，因此调研未包括平单轴光伏支架。
表 1 调研光伏电站列表
调研电站的选择主要考虑电站的位置和支架的类型，上述7个电站均位于摩羯路径12级风速圈内，其中1、2、3、7四个电站都在台风路径上，完整经历了17级别超强台风的正面袭击。
图 3 调研光伏电站位置
图 4为此次的调研的几个项目的整体照片，与传统的大基地项目不同，这些项目体量不大，而且根据地形或者产业需求都分隔为不同的小区域。这类光伏电站的风荷载和风效应可能更为负责，因此破坏的风险也更大，具体我们将在后续详细进行分析。
(a)固定支架（渔光互补）
(b)漂浮电站
(c)固定支架（山地）
(d)柔性支架（渔光互补）
图 4 电站整体照片
整体破坏情况
总的来说，摩羯过后台风路径下光伏电站的破坏触目惊心，无论是固定支架还是柔性支架，都出现了大面的破坏。这些破坏主要有如下特点：
光伏电站一旦发生风致破坏，几乎就是全面的破坏，肉眼可见的“完整”的组件多数也存在损坏，其中台风下的“飞掷物”撞击是组件损坏的主要原因之一。因此，确定风致破坏的光伏电站那些部分未损坏也将是一个非常复杂的工作。
几乎所有的电站的风致破坏都表现出了明显的外围效应，即外围的组件和支架更容易发生风致破坏。这说明我们提倡的内外围划分非常有必要，这种划分并不只是内围的折减，外围的强化也应该引起足够的重视。强大的外围支架不仅可以很好的保护大批的内围支架，也可以避免组件“飞掷”等引起的连锁反应。
组件和支架的相互协调关系需要综合考虑，从现象上看，组件完全脱落的电站，立柱几乎没有肉眼可见的损坏，这说明在强风作用下，组件的脱落减低风荷载对支架形成了一定程度的保护。结合我们对光伏支架的研究经验和判断，组件和支架的协调设计将是未来发展的一个重要方向，包括设计条件的统一，组件和支架的一体化等。
从破坏的电站可以看到很多非常低级的施工不合格造成的损坏，尤其在山地光伏项目，这种损坏是完全可以避免的，因此光伏支架的施工质量可能是影响光伏电站安全的另一个主要因素。
部分边框完整的情况下，组件脱落，可能有两个原因，一个是风压太大，边框和组件连接不够，一个是“飞掷物”撞击是组件损坏。其中前者应当避免，IEC规范中目前关于组件出场检测的荷载是否需要调整？尤其是位于高风压区的组件。
组件的和支架的连接是破坏最多的地方，这其中分为三种情况，第一、边框强度不够，连接件完好的情况下，边框撕裂；第二、连接件强度不够，连接件撕裂；第三、檩条变形太大。
山地光伏的组件中，抱箍、檩条和主梁均存在屈曲破坏，这种开口薄壁构件的稳定性值得考虑。
山地光伏要注意基础的冲刷问题，此次调研发现这个问题比较严重，虽然部分立柱下采取了一定的措施，但是效果很差。
对于山地光伏而言，由于地形造成的来流加速区域的光伏支架明显损毁的更严重。因此，山地光伏的风荷载取值需要研究决定，目前规范缺失造成。山地光伏的风荷载大小主要取决于支架所在的位置，其次才是支架的倾角。这种地形引起的荷载变化是风险和机遇并存，需要在设计中优先进行考虑。
山地光伏出现处整体倾覆的破坏，这种破坏说明基础设计存在很大问题，位于山地上的地基承载力的估算可能存在问题，原位试验应该是必不可少的，尤其是对于坡度较大的位置。
双层柔性支架排间连接出现的破坏比较普遍，这充分说明在强风的作用下，排间连接发挥了很好的作用，同时也说明，排间连接的设计需要进一步强化，尤其是排间连接的抗变形能力。
相对与固定支架而言，柔性支架的组件脱落更为严重，这可能是由于柔性支架风致振动较大，对组件和索的连接要求较高造成的。
对于双层索柔性支架，此次未发现索的断裂出现，说明索的强度是足够的，个别索的锚固出现了脱落。除了局部边缘区域，未发现立柱倒塌。
图 5 部分整体破坏照片
图 6 部分局部破坏照片