太阳能光伏供电方案及施工组织设计.docx
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太阳能光伏供电方案及施工组织设计
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太阳能光伏供电方案及施工组织设计
二〇〇六年十二月
目
录
一、太阳能光伏供电系统组成…………………………………太阳能光伏供电系统组成…………………………………系统组成二、太阳能光伏供电系统的原理………………………………阳能光伏供电系统的原理………………………………系统的原理三、阳能光伏供电系统的电站勘测……………………………阳能光伏供电系统的电站勘测……………………………四、太阳能光伏供电系统的设计………………………………太阳能光伏供电系统的设计………………………………系统的设计五、施工部署……………………………………………………施工部署……………………………………………………六、设备及材料进场计划………………………………………设备及材料进场计划………………………………………七、施工方案……………………………………………………施工方案……………………………………………………八、施工进度计划………………………………………………施工进度计划………………………………………………………………九、质量保证措施………………………………………………质量保证措施………………………………………………十、环境保护措施………………………………………………环境保护措施………………………………………………十一、安全生产措施……………………………………………十一、安全生产措施……………………………………………十二、文明施工措施……………………………………………十二、文明施工措施……………………………………………
一、供电的光伏系统组成
独立供电的太阳能光伏系统的结构框图一般如图１所示。
由于太阳能电池只能在白天光照条件下输出能量，根据负载需要，系统一般选用铅酸蓄电池作为储能环节来提供夜间所需电力。
整个光伏系统由太阳能电池、蓄电池、负载和控制器组成。
虚线框中部分即为系统控制部分的结构框图，一般由充电电路、放电电路和状态控制电路的太阳能光伏系统结构框图
在与负载容量配合时，应该考虑到连续阴天的情况，对系统容量留出一定裕度。
二、太阳能光伏供电系统的原理太阳能光伏供电系统的原理系统
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太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳的光能转化为电能后，通过充电控制器的控制，一方面直接提供给相应的电路或负载用电，另一方面将多余的电能存储在蓄电池中作为夜晚或是太阳能电池产生的电力不足时备用。
太阳能电池组件是由多个多晶硅或单晶硅电池片串并联，并经严格封装而成的。
而其中的电池单体在太阳的照射下可发生光电效应而产生一定的电压和电流，通过将电池板串并联组合后得到一定大小等级的电压和电流后经电缆送至充电控制器。
充电控制器是对蓄电池进行自动充电、放电的监控装置，当蓄电池充满电时，它将自动切断充电回路或将充电转换为浮充电方式，使蓄电池不致过充电；当蓄电池发生过度放电时，它会及时发出报警提示以及相关的保护动作，从而保证蓄电池能够长期可靠运行。
当蓄电池电量恢复后，系统自动恢复正常状态。
控制器还具有反向放电保护功能、极性反接电路保护等功能。
蓄电池作为系统的储能部件，主要是将太阳能电池产生的电能存储起来方便供电。
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连接器1
逆变器连接器2备用输入接口连接器3蓄电池组负载太阳能充电控制器
连接器4
系统供电原理图
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三、太阳能光伏供电系统的电站勘测1、应从当地气象站、气象部门等途径获取太阳能站场地的太阳能资源和气候状态的数据.其中太阳能资源包括年太阳总辐射量（辐照度）或太阳能辐射量和辐射强度的每月日平均值，气候状态包括年平均气温、年最高气温、年最低气温、一年内最长连续阴雨天（含降水或下雪天）、年平均风速、年最大风速、年冰雹次数、年沙暴日数。
2、应了解并记录太阳能站所供应负载的详细情况。
其中负载情况包括负载额定功率、峰值功率、供电方式、供电电压、供用时间、日平均用电量、负载性质等。
3、应了解并记录当地市电的情况。
其中市电情况包括有无市电、市电距太阳能所供负载距离、市电质量等。
4、应了解并记录太阳能所供负载所在位置的详细情况。
其中位置情况包括距最近县城距离、是否通车、离最近通车点多远多高、路面状况、对以后施工影响。
5、太阳能电站的选址应选择大阳光不被遮挡的位置，为了施工方便应选择地势平坦的地方，应尽量避开山石区，远离树木，以防止阴隐对太阳能电池板的遮蔽，同时电站的位置应尽量避开水流通道和易积水的部位。
为了减少电线线路上的损耗和压降，电站应尽量建设在负载附近。
1
6、应对所选电站位置土地归属进行详细了解，做出详细的记录。
并与负载方对土地使用权作出相应的对策。
7、选址后应用木桩、石灰等物件对站点划好位置。
并能根据负载、天气、光照情况等粗约估算电站面积。
如有经验可直接定好基础位置。
8、应对太阳能电站周边土壤进行测量，以确定土壤电阻。
并能根据当地地形及土壤电阻率确定接地装置的位置和接地体的埋设方案。
9、应对负载方的要求作出认真记录和应对解决方案。
四、太阳能光伏发电系统设计1、设计原则：
设计原则：
在保证满足负载供电需要的前提下，确定使用最少的的太阳能电池组件功率和蓄电池容量，以尽量减少初始的投资。
2、设计太阳能发电系统的设计分软件设计和硬件设计，且软件设计先于硬件设计。
软件设计包括：
负载用电量的计算，太阳能电池方阵面辐射量的计算，太阳能电池组件，蓄电池用量的计算和两者之间相互匹配优化设计，太阳能电池方阵安装倾角的计算，系统运行情况的预测和经济效益的分析等。
硬件设计包括：
太阳能电池组件和
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蓄电池的选型，太阳能电池方阵支架的设计，逆变器的选型和设计，控制器的选型和设计，以及防雷接地、配电设备和低压配电线路的设计。
下面是独立太阳能光伏发电系统的总体设计内容图：
控制逆变单元设计独立太阳能光伏发电系统容量设计储能及储备电设计电气设计遥测、遥控、遥信设计机械结构设计电气安全设计建筑设计
热力设计
防火、防雷、接地等安全设计
可靠性设计
包装、运输、安装及调试运行设计
维修及检测设计
经济成本核算及经济社会效益分析
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太阳能系统计算:
以150W、220V无线通讯电源设备为例计算过程如下：
■交流负载功率：
150W；■按逆变器效率0.8，将交流负载换算至逆变器输入端，直流负载功率：
188W；■直流工作电压：
－48V；■直流负载每天工作时间：
24小时；■蓄电池后备时间：
按3天计算。
（1）蓄电池计算根据以下蓄电池容量计算公式：
Q≥K?
I?
Tη[1+α（t?
t0）]
蓄电池的容量:
式中：
Q－蓄电池的额定容量；K－安全系数，取1.25；I－VSAT设备负荷电流（A）；T－VSAT设备放电小时数（h）；α－电池温度系数，本设计取0.006；
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t－放电时实际电解液的最低温度，通常取蓄电池安装地的最低环境温度；t0－蓄电池额定容量的电解液温度;通常取25℃；η－放电容量系数，详见下表。
铅酸蓄电池放电容量系数（η）表铅酸蓄电池放电容量系数（电池放电小时数（h）放电终止电压（V）阀控电池放电容量系数11.821.831.841.861.881.810≥20
1.81.85
0.450.610.750.790.880.94
1
1
（2）光伏电池板计算设计依据为太阳能电池板方阵每天的发电量必须等于或大于负载设备的消耗量，基本计算如下：
太阳电池组件的并联组数Nc：
Nc＝作时间系统电压×太阳能电池板最大功率电流×日照时数×组装损失因子×温度损失因子×灰尘遮蔽损失×输配电损失×充电损失
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设备负载功率×每天工
经过取整后，太阳能系统配置的蓄电池的总容量为500Ah/48V。
（3）光伏电池板设备基本情况标称峰值功率（Pmax）：
80Wp130Wp160Wp额定电压：
12V12V24V最大功率时电压（Vmp）：
17.617.636最大功率时电流（Imp）：
4.557.394.45
（4）光伏电池板设计依据为太阳能电池板方阵每天的发电量必须等于或大于负载设备的消耗量，基本计算如下：
a.太阳电池组件的串联组数a.太阳电池组件的串联组数蓄电池均充电压取2.35V/只，48V系统为：
2.35V×24只=56.4V防反充二极管的压降及线路压降总和可取1.8V太阳电池组件的串联数为:
（56.4+1.8）/17.6=3.31（组）综合考虑太阳电池因温升引起的压降等因素，需串联的太阳电池组件数为4组。
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太阳电池组件的并联组数Nc：
b.太阳电池组件的并联组数Nc：
方法1：
Nc＝工作时间48V系统电压×4.55太阳能电池板最大功率电流×4.41日照时数×0.97×0.95×0.93×0.95×0.8＝7.19其中：
0.97：
组装损失因子；0.95：
温度损失因子；0.93：
灰尘遮蔽损失；0.95：
输配电损失；0.8：
充电损失。
取整为7，故需并联的太阳电池组件数为7组。
方法2：
河南年平均日照时间约为2300小时。
平均日照时间:
2300/365=6.30（小时/天）折合标准日照为:
6.30×0.7=4.41（小时/天）标准日照时间太阳能对设备供电量为:
188/48A×4.41h=17.3（Ah）无日照时间由蓄电池组放电给设备供电，电量为:
188/48A×（24-4.41）h=76.73（Ah）
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188W设备负载功率×24h每天
蓄电池充电安时效率取0.8，太阳电池向蓄电池充电量为:
76.73/0.8=96（Ah）在标准日照时间（4.41小时/天）太阳能电池需提供的电量为:
17.3+96=113.3（Ah）每个太阳电池组件的发电量为:
4.55×4.41=20.1（Ah）所需太阳电池组件的并联数为:
113.3/20.1=6（组）如果太阳电池组件并联组数取为6组，太阳能电池组件最大功率时电流为4.55×6=27.3A，500Ah蓄电池20小时充电电流与负荷电流而之和约29A。
考虑直放站太阳能供电系统无开关电源或移动油机等备用电源，蓄电池组的充电电流应至少接近20小时充电电流值，才能保障蓄电池组正常的充放电性能不受影响，故将太阳电池组件并联组数调整为7组，这样太阳能电池组件最大功率时电流达到4.55×7=31.9A。
由以上两种计算得到并联的太阳电池组件数为7组。
（5）结论80W、220V直放站太阳能供电系统需要80Wp的太阳能电池组件4组串4组并组成太阳电池方阵。
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80W、220V直放站太阳能供电系统需要130Wp的太阳能电池组件4组串3组并组成太阳电池方阵。
80W、220V直放站太阳能供电系统需要160Wp的太阳能电池组件2组串4组并组成太阳电池方阵。
五、施工部署1、派遣专业技术工程师到施工现场勘测了解负荷要求、施工条件和自然条件后，按照需方具体要求立即组织有关技术人员，确立太阳能供电系统的技术方案，迅速完成该项目施工图设计。
2、根据技术方案和图纸，提出本工程所需的设备和材料计划（含数量、型号规格及具体的技术要求、性能指标）。
5、将施工方案和技术方案报送项目业主审核,经批准后方可组织材料,做好施工前的物资准备（详见施工准备）。
6、组织项目人员做好施工前的技术准备和各种施工准备工作。
7、工期安排:
，确保按时间、按质量、按要求完成。
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8、人员安排：
针对项目特点，抽调具有丰富太阳能电站施工经验的人员组建项目经理部，配备专业施工队伍，进行施工；公司物资部门进行材料物资的组织调配，项目部配备专人进行物资押运，减少物资的在途时间；组织专人针对该项目成立调试小组，对安装完毕的电站进行精心调试。
9、施工顺序：
本项目涉及设备较多，包括光伏组件、避雷针、控制器设备的安装接线，工作量很大。
我们将有效的组织施工，施工顺序为：
基础——设备安装——接线——调试。
六、施工准备1、技术准备
（1）设计人员通过对实地进行勘测和调查，获得当地相关数据并对资料进行分析汇总，依据相应的国家、行业标准和相关规范编制技术方案、图纸，通过三级审核制度对技术方案、图纸进行审定。
（2）项目经理部、设计部门会同建设单位和监理单位对技术方案、图纸等技术资料进行会审，并做好会审记录。
（3）项目经理部依据技术方案和相关规范编制施工方案，并报业主和监理单位审核,经批准后方能实施。
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（4）项目经理部组织各专业施工队进行技术、安全交底和健康环保教育。
（5）准备好施工中所需规范，施工图册及各种记录表格。
2、现场准备
（1）办公及生活设施：
根据施工现场平面布置，建设临时办公及生活设施。
（2）生产辅助设施综合仓库：
主要用于贮存控制机柜、蓄电池、太阳能电池板、太阳能电池板支架、劳保用品、施工工具及其它材料和施工机具。
（3）供电设施施工用电采用高效环保型汽油发电机。
（4）现场施工道路施工物资采用工程车进行运输，在运输前考察好运输的路线，在运输过程中尽量绕开植被区，避免破坏当地的生态环境。
3、物资准备与运输
（1）物资准备
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合同签定之后组织外协材料和设备的采购检验工作,编制设备到场计划,所有控制器按照合同和招标文件要求进行设计、制造和测试，准备外协材料设备的中转储备场所。
（2）物资运输①单项工程投入一辆工程车和一辆服务车，确保将工程所需物资按计划运送及管理。
鉴于在山区，沿线施工便道路况可很差，对车辆行进会造成一定影响，物资运输周期会相应增加。
②公司资物资部门按照设备到场先后次序，组织物资设备的运输，充分考虑运距路况等因素，对电站的材料按照施工顺序制定运输计划，使用市场车辆运输签订运输协议，确保物资按时运至施工现场，车辆运输前采取措施进行有效保护，防止造成物资路途损坏。
③施工用砂石料等需从当地购买的材料、物资，按照施工计划提前采购，运输至施工现场，避免造成现场材料不足引起的怠工现象。
4、施工队伍准备施工队伍是由当地施工人员（公司组建的施工人员）与我公司签订劳务合同，特殊工种均应取得特殊工种上岗证，所从事的作业项目符合上岗证项目要求，施工队伍应具备娴熟的操作技能，能够
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独立看图纸，对该工种相关标准和规范具备一定的知识，施工前应为施工队伍进行培训、安全教育和环保教育，并要求在施工前熟练掌握施工图纸的技术要求和安装规范，确保工程质量。
5、施工安排
（1）各分部工程之间，各负责分部工程的施工队伍之间，应合理配合、穿插施工，提高工作效率。
（2）各个工程按整体工程的施工进度计划进行，按预先制定的工期竣工。
6、设备及材料进场计划为保证工程的进度和质量，减少不必要的损失和浪费，特制定以下材料和设备进场计划。
7、工程设备及材料总体进场计划
（1）材料的出厂检验。
材料出厂前，应由质量中心检验人员检查设备和材料的完好性，由材料员核实和确认材料和设备的数量、规格等指标是否符合要求。
（2）设备和材料的入库。
由材料员办理材料和设备的入库手续。
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（3）材料和设备的准备。
施工组织部门应编制材料和设备的总需求计划，统计出每个施工点所需的材料和设备，做好材料和设备的准备工作。
（4）材料的进场检验。
材料进场后，由检验员对进场材料进行检验，做好检验记录。
（5）根据每个施工点和发货地点的距离，编制发货计划。
（6）做好施工材料和设备的包装、运输、保护。
8、单项工程材料和设备进场计划
（1）项目经理和材料员根据图纸结合现场情况，编制详细的设备和材料需求计划，并应注明到货时间。
（2）项目经理应及时将设备和材料需求计划传真给公司材料部门，经确认后方可发货。
（3）材料部门应及时将工程所需的设备和原材料运输到施工现场，并加强对施工材料和设备的包装、运输、保护工作。
（4）材料和设备进场检验。
经检验不合格的原材料，严禁使用。
（5）对各种材料和设备进行分类入库，并运到指定的区域，摆放整齐。
（6）作好材料和设备台帐，做到帐物相符。
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（7）做好材料和设备领用记录。
七、施工方案1、编制依据技术方案、标准图集及相应的国家（行业）标准和规范、本公司太阳能电源系统的施工规范。
《中华人民共和国建筑法》《建设工程施工现场管理规定》《关于发布废电池污染防治技术政策的通知》《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》GB/T9535-1998《晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量》GB/T18210-2000《光伏器件第一部分：
光伏电流-电压特性的测量》GB/T6495.1-1996《光伏器件第三部分：
地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辅照度数据》GB/T6495.3-1996《陆地用太阳电池组件总规范》GB/T14007-92《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》CECS85-96《固定型阀控密封式铅酸蓄电池》JB/T8451-1996
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《阀控式密封铅酸蓄电池定货技术条件》DL/T637《固定铅酸蓄电池一般要求和试验方法》ICE896-2（1995-11）《固定型防酸式铅酸蓄电池技术条件》GB13337.1《固定型铅酸蓄电池（阀控式密封式）》IEC896-2《低压成套开关设备基本试验方法》GB9466-88《低压电器基本试验方法》GB998《低压成套开关设备》GB7251《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-1993《钢结构设计规范》GB50017-2003《铁路混凝土强度检验评定标准》《铁路电力工程质量检验评定标准》《铁路电力设计规范》《铁路电力施工规范》TB10008－99TB10207－99TB10425－94TB10420－2000
《铁路施工技术安全规则汇编》《铁路工程质量评定验收标准汇编》
2、主要的施工方法
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（1）电站选址要求光伏电站的电能来源是太阳能，因此电站的位置选择应是在日照时间阳光不被遮挡的位置。
为了施工方便应选择地势平坦的地方，尽量避开山石区，远离树木，以防阴影对电池板遮蔽，同时电站的位置应尽量避开水流通道和易积水的部位。
（2）基础工程①场地平整根据建设方提供的施工地点，现场勘测数据、太阳能电站方位、各项工程施工图、对场地进行平整。
平整面积应考虑除太阳能电站本身占地面积外还应留有余地，平地四周应留0.5米以上，靠山面应预留0.5米以上，沿坡面应预留1米以上，且不能以填方算起。
靠山面坡度应在60度下，且应做好相应的防护工作。
如平整土地需爆破时,应找专业的爆破作业人员，并做好相应的安全防护工作，以免造成人员伤害和材产损失。
②定位放线在平整过的场地上，根据，现场太阳能电站方位、各项工程施工图、水准点及坐标控制点确定本工程光伏组件基础设施、避雷针及接地系统、控制柜、控制器、蓄电池组的位置。
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具体方法是将指南针水平放置在地面,找出正南方的平行线,配合角尺.按照电站图纸要求找出横向和轴向的水平线.确定立柱的中心位置。
并依据图纸要求和基础控制轴线，确定基础开挖线。
③基坑开挖施工过程中要对开挖深度的控制.以免造成混凝土材料的浪费.开挖尺寸应符合图纸得要求，遇沙土或碎石土质挖深超过一米应采取防护措施。
④验槽按照施工图纸及施工验收规范的要求对基坑尺寸进行检验，使用水准仪检查坑底标高应在同一水平面上，发生超挖现象应采用相同土质回填并夯。
⑤混凝土工程和预埋件的安装工艺流程为：
作业准备—材料、水灰比—搅拌混凝土—混凝土垫层—预埋件定位—混凝土浇注振捣—检验—养护
a．垫层应采用C10的混凝土，基础应采用C20的混凝土.
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预件埋
混土凝原土垫层
b．人工振捣时混凝土塌落度控制在30—50mm，水泥用量应比机搅拌振捣多25KG/m3。
受寒冷，雨雪露天影响的混凝土，水泥用量应适当增加，一般加25KG/m3。
c．混凝土灌注前应对施工水平面的位置，标高、轴线数量及牢固情况做细致的检查并做自检记录，并把预埋件固定好位置。
（预埋件丝纹应采取保护措施，可用保护套用或胶带）具体方法如下:
将预埋件放入基坑中央.用C20混凝土进行浇注,浇注到与水平面一致时,然后用震动棒震实.震的过程中要不断的浇注混凝土.保证震实后和水平面高度一样.要保证预埋件螺纹露出水泥台面与图纸一至.然后开始根据图纸的横向和轴向的中心距来校正尺
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寸.可利用三点一线原理进行每个预埋件螺栓位置的找正.预埋件位置与图纸偏差不得超过±5mm。
d．保持混凝土持续浇注，尽量不留施工层。
e．凝固结束后.用水平管找正±0.00mm坐标,依次做各水平台面和地面台面,并在地面台面上确定控制柜位置，并根据控制柜图纸底面螺丝孔在台面上预埋螺丝，也可在安装控制柜时用膨胀螺丝进行固定，控制柜安装位置应安装在光伏阵下面，并与光伏阵协调一致，方便走线，整体美观等。
最后应对混凝土浇注面进行抹灰处理.以细化其表面的光洁度,先用水湿润基层.按1:
3水泥沙浆分层打底.用1:
2.5水泥沙浆罩面.f.采取自然养护（5℃以上），表面进行浇水养护，对普通混凝土应在浇灌后10—12小时进行，炎夏可缩短至2—3小时，15℃时每天浇水可2—4次，气候干燥浇水次数适当增加，养护时间不得少于2昼夜，若混凝土表面不便浇水或缺水，可在混凝土浇注后2—4小时喷涂塑料膜养护。
（3）支架的安装①支架底梁安装
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a.钢支柱的安装，钢支柱应竖直安装，与砼良好的结合。
连接槽钢底框时，槽钢底框的对角线误差不大于±10mm，检验底梁（分前后横梁）和固定块。
如发现前后横梁因运输造成变形，应先将前后横梁校直。
具体方法如下：
先根据图纸把钢支柱分清前后，把钢支柱底脚上螺孔对准预埋件，并拧上螺母，但先不要拧紧。
（拧螺母前应对预埋件螺丝涂上黄油）。
再根据图纸安装支柱间的连接杆，安装连接杆时应注意连接杆应将表面放在光伏站的外侧，并把螺丝拧至六分紧。
b.根据图纸区分前后横梁，以免将其混装。
c.将前、后固定块分别安装在前后横梁上，注意勿将螺栓紧固。
d.支架前后底梁安装。
将前、后横梁放置于钢支柱上，连接底横梁，并用水平仪将底横梁调平调直，并将底梁与钢支柱固定。
e.调平好前后梁后，再把所有螺丝紧固，紧固螺丝时应先把
所有螺丝拧至八分紧后，再次对前后梁进行校正。
合格后再逐个紧固。
f.整个钢支柱安装后，应对钢支柱底与砼结触面进行水泥浆填灌，使其紧密结合。
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前固定块
前横梁示意图
后固定块
图1
后横梁示意图
图1
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电池板支撑杆支撑杆
高架立柱
②电池板杆件安装a.检查电池
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