Wstęp
Wraz z szybkim rozwojem nowej energetyki w ostatnich latach, zasoby gruntów pod instalacje fotowoltaiczne stają się coraz bardziej ograniczone. Aby zmaksymalizować efektywne wykorzystanie systemów fotowoltaicznych w różnych scenariuszach zastosowań, innowacyjnym rozwiązaniem okazał się elastyczny system montażu fotowoltaicznego.
Zasada działania
Podstawową zasadą elastycznych podpór fotowoltaicznych jest zbudowanie „systemu równoważenia naprężeń”, osiągającego stabilne podparcie poprzez naprężenie wstępne i przestrzenną strukturę siatki kablowej. Proces jego pracy można podsumować w trzech punktach:
- Mocowanie fundamentu: Pale betonowe lub kolumny konstrukcji stalowej są instalowane na obu końcach obszaru konstrukcyjnego jako stałe punkty końcowe układu naprężającego. W niektórych złożonych scenariuszach dodawane są pręty kotwiące i liny odciągowe, aby poprawić efekt kotwienia.
- Konstrukcja napinająca:-sploty stalowe o wysokiej wytrzymałości i inne elastyczne materiały są napinane i mocowane pomiędzy punktami końcowymi. Naprężenie wstępne jest stosowane w procesie stopniowanego naprężania w celu utworzenia stabilnej-konstrukcji nośnej, przy czym odchylenie naprężenia jest ściśle kontrolowane w granicach mniejszych lub równych 5%.
- Instalacja modułu: moduły fotowoltaiczne mocuje się-na kablach nośnych za pomocą specjalnych zacisków, tworząc integralny układ. Struktura siatki kablowej może nieznacznie odkształcać się pod wpływem zmian środowiskowych (takich jak rozszerzanie i kurczenie się temperatury, wpływ wiatru), rozpraszając naprężenia, zachowując jednocześnie stabilną postawę modułów, aby uniknąć uszkodzeń konstrukcji.
Ten projekt przełamuje ograniczenia-nośności sztywnych podpór, uzyskując efekt „elastyczności połączonej ze sztywnością”. Może pochłaniać energię obciążenia zewnętrznego poprzez elastyczne odkształcenie i utrzymywać ogólną stabilność poprzez blokowanie naprężeń wstępnych, co skutkuje lepszą odpornością na ryzyko w ekstremalnych warunkach.
Kluczowe elementy techniczne
1. Wybór materiału podstawowego
Materiały stanowią podstawę elastycznego wsparcia, wymagającego równowagi pomiędzy wytrzymałością, odpornością na warunki atmosferyczne i lekkością. W kablach nośnych-stosuje się przeważnie splotki ze stali ocynkowanej o wytrzymałości 1860 MPa lub splotki ze stali epoksydowej z wypełnieniem.-pierwsze rozwiązanie zapewnia kontrolę kosztów, natomiast drugie zapewnia doskonałą odporność na korozję w środowiskach o wysokiej-mgle solnej i wysokiej-wilgotności. Zaciski modułów są wykonane z polimerów-odpornych na warunki atmosferyczne lub ze stali nierdzewnej 316, co zapobiega starzeniu się i pękaniu podczas długotrwałego-użytkowania. Do systemu kotwienia wybierane są żebrowane pręty kotwiące z prętów zbrojeniowych (w przypadku konwencjonalnych scenariuszy lądowych) lub cięgna z kompozytu z włókien bazaltowych (w przypadku zastosowań morskich w warunkach wysokiej{11}korozyjnej) w oparciu o zastosowanie, wytrzymałość równoważącą i odporność na korozję.
2. Technologia kontroli naprężenia
Naprężenie wstępne jest podstawową gwarancją stabilności podpory, wymagającą precyzyjnego projektowania i konstrukcji. Zastosowano stopniowany proces napinania, aby stopniowo przykładać napięcie w wielu etapach, dynamicznie równoważąc naprężenia w siatce kablowej i unikając relaksacji lub pęknięć kabla spowodowanych lokalną koncentracją naprężeń. Tymczasem do monitorowania naprężenia kabla w czasie rzeczywistym- wykorzystuje się profesjonalny sprzęt, z dynamiczną regulacją w oparciu o zmiany temperatury otoczenia, aby zapewnić, że odchylenie naprężenia nie przekroczy progu projektowego przez cały cykl życia i utrzymać stabilny geometryczny kształt podpory.
3. Projektowanie odporności na wiatr i optymalizacji strukturalnej
Aby sprostać wyzwaniom związanym z obciążeniem wiatrem w różnych środowiskach, elastyczne podpory przyjmują konstrukcję złożoną „przestrzennej siatki kablowej + systemu oporu wiatru”. Główne kable przenoszą główne obciążenie w kierunku wschodnim-zachodnim, podczas gdy-międzyrzędowe elastyczne kable-odporne na wiatr i kratownice poprzeczne są dodawane w kierunku północnym-południowym, tworząc-trójwymiarowy system równoważenia naprężeń. Zweryfikowane w testach w tunelu aerodynamicznym (prędkość wiatru testowego zazwyczaj przekracza 46 m/s), optymalizacja właściwości tłumiących siatki kablowej może skutecznie przeciwstawić się tajfunom lub silnym podmuchom o sile 12-17, unikając kolizji modułów i mikropęknięć. Ponadto konstrukcja o dużej rozpiętości zmniejsza liczbę pali (zużycie pali na MW można zmniejszyć z 329 do 64), minimalizując uszkodzenia terenu i koszty budowy.
4. Technologia systemu kotwiącego
System kotwienia jest kluczem do przenoszenia naprężeń, bezpośrednio wpływającym na ogólne bezpieczeństwo podpory. Wśród produktów prętów kotwiących stalowe pręty kotwiące HPB300 charakteryzują się niskim wydłużeniem i wygodnym montażem, odpowiednimi do stosowania w środowiskach suchych. Ocynkowane, niezwiązane sploty stalowe do kabli odciągowych są preferowane w projektach morskich i przybrzeżnych ze względu na ich doskonałą odporność na korozję. Kluczowa technologia polega na uszczelnieniu-korozją zakotwień i kabli, zapewniając brak wycieków i korozji w środowiskach o wysokiej-wilgotności i wysokiej-mgle solnej oraz wydłużając żywotność.
Scenariusze zastosowań
1.Złożone tereny górzyste i pagórkowate
Elastyczne podpory dostosowują się do terenów o nachyleniu przekraczającym 40 stopni. Dzięki-zgodności z układem nachylenia i elastycznemu rozmieszczeniu można uzyskać pełne pokrycie modułów bez konieczności intensywnego niwelowania terenu. W projekcie hrabstwa Huaneng Qin w Shanxi podpory są dostosowywane do pofałdowania zbocza, co znacznie poprawia gęstość układu desek na jednostkę powierzchni. Projekt Lanzhou Honggu w Gansu ogranicza konieczność projektowania fundamentów dzięki-projektowaniu dużych rozpiętości, maksymalizując ochronę delikatnych form terenu ekologicznego.
Scenariusze integracji „PV+”.
PV+rolnictwo: Dzięki rozpiętości 33 metrów i prześwitowi o wysokości 5,5 m można go wznosić nad polami uprawnymi, sadami i szklarniami grzybów. Projekt Huadian Yichuan w Shaanxi realizuje koordynację projektu „PV+jabłko”, utrzymując przepuszczalność światła jabłka powyżej 70% i zapewniając podwójną poprawę wydajności rolnictwa i korzyści w zakresie wytwarzania energii.
Fotowoltaika + rybołówstwo: odpowiednia do zastosowań w przybrzeżnych i śródlądowych stawach rybnych, konstrukcja odporna na tajfuny- i układ o dużej prześwicie nie tylko zapewniają bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznych, ale także nie wpływają na działalność rybołówstwa. Projekt rybacki Wenchang o mocy 100 MW-PV w Hainan spowodował „zero szkód” podczas tajfunów o sile 17 magnitudo, a projekt Qingyuan w Guangdong również ograniczył parowanie wody w stawach rybnych.
Fotowoltaika + nasadzenia lecznicze: w ramach projektu Yimen w prowincji Yunnan wzniesiono podpory nad obszarami upraw chińskiej medycyny ziołowej, realizując „wytwarzanie energii na panelach i sadzenie pod panelami” oraz promując-głęboką integrację nowej energii i charakterystycznego rolnictwa.
3. Obszary wrażliwe ekologicznie i specjalne
Na obszarach wrażliwych ekologicznie, takich jak pustynie i płaskowyż lessowy, elastyczne podpory ograniczają wydobywanie pali i uszkodzenia powierzchni. Mikro-środowisko utworzone pod panelami fotowoltaicznymi ogranicza parowanie wody i chroni wzrost roślinności. W scenariuszach takich jak obszary obsługiwane przez autostrady i zbocza, projekt rozpiętości 15-35 metrów-można dostosować do takich przestrzeni, jak parkingi oraz stacje ładowania i wymiany pojazdów, pomagając w tworzeniu „obszarów usług o zerowej emisji dwutlenku węgla”.
Trendy branżowe i stan rynku
1.Trwały wzrost rynku Globalna branża elastycznego wsparcia fotowoltaicznego przeżywa okres szybkiego rozwoju. Oczekuje się, że całkowita wartość produkcji osiągnie złożoną roczną stopę wzrostu (CAGR) w wysokości 8,2% w latach 2025–2031, przekraczając 5,796 miliarda dolarów amerykańskich do 2031 r. Chiński rynek, będący głównym rynkiem produkcyjnym i aplikacyjnym, nadal rośnie, napędzany rozwojem górskich systemów fotowoltaicznych i polityką „PV+”, przy stopniowym zwiększaniu się udziału w rynku wiodących przedsiębiorstw.
2. Kierunki innowacji technologicznych
- Integracja elastyczności i śledzenia: połączenie inteligentnej technologii śledzenia z elastycznymi wspornikami w celu osiągnięcia śledzenia światła słonecznego ± 60 stopni. Projekt Kubuqi w Mongolii Wewnętrznej zwiększył roczną produkcję energii o 12,3% w porównaniu ze strukturami stacjonarnymi, dostosowując się do mechanizmu „szczytowych-dolinowych cen energii elektrycznej” w celu zwiększenia korzyści.
- Inteligentna aktualizacja: Optymalizacja kontroli napięcia i strategii śledzenia za pomocą algorytmów AI w celu zwiększenia możliwości adaptacji w ekstremalnych warunkach pogodowych oraz zmniejszenia kosztów eksploatacji i konserwacji.
- Iteracja materiału: zastosowanie powłoki cynkowo-aluminiowej-magnezowej, bazaltowych materiałów kompozytowych itp. w celu dalszego ograniczenia zużycia stali, poprawy odporności na korozję i wydłużenia żywotności podpór.
3. Układ głównych producentów Obecnie rynek tworzy konkurencyjny wzór z udziałem przedsiębiorstw chińskich i zagranicznych. Międzynarodowi producenci to Schletter Group i ESDEC, a wiodącymi krajowymi przedsiębiorstwami są Longi Green Energy Technology, Trina Solar i Arctech Solar. Wśród nich firma Longi Green Energy Technology zajmuje wiodącą pozycję w projektach fotowoltaicznych-rybackich i górskich dzięki swojej technologii-odpornej na tajfuny i rozwiązaniom-wielu scenariuszy.
Wniosek
Dzięki podstawowej logice „elastycznej konstrukcji + równowagi napięć” elastyczne wsporniki fotowoltaiczne przełamują ograniczenia tradycyjnych wsporników fotowoltaicznych w terenie i przestrzeni, realizując różnorodne wartości, takie jak „bezpieczeństwo i niezawodność, redukcja kosztów i poprawa wydajności oraz przyjazność dla środowiska”. Ich cechy charakterystyczne, takie jak duża rozpiętość, duży prześwit i duże możliwości adaptacji, nie tylko poszerzają granice zastosowań fotowoltaicznych, ale także sprzyjają-głębokiej integracji nowej energii z rolnictwem, rybołówstwem i ochroną ekologiczną, stając się kluczową technologią wspierającą w kontekście transformacji energetycznej.
Dzięki iteracji technologii materiałowej i inteligentnej modernizacji elastyczne wsparcie będzie odgrywać większą rolę w takich dziedzinach, jak rozwój „pustyni, Gobi i pustynnych”, morska fotowoltaika i renowacja istniejących projektów, nadając stały impuls-rozwojowi wysokiej jakości branży fotowoltaicznej. W przyszłości zróżnicowane modele zastosowań skupione na elastycznych podłożach jeszcze bardziej zwiększą wartość gruntów, pomagając w osiągnięciu skoordynowanego rozwoju energii i ekologii w ramach celów „podwójnego węgla”.
Słowo kluczowe
Elastyczny system montażu fotowoltaicznego, naprężanie wstępne, „scenariusze integracji PV+”, fotowoltaika + rybołówstwo, fotowoltaika + nasadzenia lecznicze, elastyczna przyszłość energii słonecznej w Europie, różnice między systemami montażu o stałym nachyleniu i systemami mocowania z trackerem do instalacji fotowoltaicznych
