光伏支架最大的訴求是成本和可靠性。縱觀當下,跟蹤支架面臨的問題包括設計不規范、應用條件復雜多變,未考慮氣動耦合效應,特別是設計方面,當前結構設計標準針對性查、不獨立、不精細、跟不上變化,亟待進一步完善。對此,江蘇國強也在多方攻克,如推出防鎖緊固件、風致振動研究、建立風荷載數據庫等,持續推動跟蹤支架的結構安全。
——江蘇國強興晟能源科技有限公司 結構設計總監 譚強
“雙碳”目標下,中國平均每年新增光伏裝機容量約80GW,使用鋼支架光伏項目約65GW,光伏支架用量預計220萬噸/年, 前景巨大。
光伏跟蹤支架目前的現狀。
圍繞跟蹤支架,整個支架的設計上來看,最大的問題,目前沒有相應規范的標準指導。跟蹤支架企業水平,從頭部企業到新加入的光伏跟蹤支架供應商,從他們的技術能力,還有經驗水平都是參差不齊,也造成前些年光伏跟蹤支架產品現場反饋也是良莠不齊的。其中,設計院又很少專門針對光伏跟蹤支架做一些針對性的研究和開發。
目前光伏跟蹤支架的應用場合是比較多變、復雜的,設計條件不明確,以及力學模型考慮不充分,尤其是荷載模型,干擾效應等。
很多情況下,風振都沒有考慮。 目前來講,大家可以借鑒和參考比較多的相關的規范。第一個是美國的《建筑結構荷載規范》,第二個是《光伏支架結構設計規程》。從比較相對權威的風洞實驗室給出的現有規范為什么不適用,針對性差、不獨立、兼容性差、跟不上變化。
對于簡單結構而言,規范是非常保守的,對于新型的結構,規范中經驗的部分不適用,該強的不夠強,該節省的地方不節省,浪費。
從整個產品端到客戶反饋的情況來看,歸納下來,我們的結構是否安全?成本是否做到最優,是否做到最低?目前的電氣傳動與結構設計是否一體化?并不是說某個結構對應的傳動件是可以隨意選用,是一體考慮的。同時,電氣結構傳動件在現場是否能使用25年,這是一個十分重要的考量。
江蘇國強興晟能源的實踐
江蘇國強興晟能源新推出的兩款跟蹤支架產品,
GQ-T1跟蹤支架,1P單排獨立跟蹤系統,可容納大多120片組件,增加了AI智能算法,并且做了一些結構和節點的開發,一體化成型的軸承和軸承座,使得加工更加簡單,現場安裝更加便捷。電氣聯動能夠主動調節主軸的扭轉角度和偏差,同時降低生產加工的難度和現場安裝的難度。
另外,針對已經做了電氣聯動或者是聯動方式的主軸,根據主軸的扭轉和彎曲的應力下,做了主軸的優化,減少主軸使用材料。
GQ—T2跟蹤支架,2P單排獨立跟蹤系統,可容納多達120片組件,傳統方式是回轉、推桿。機械聯動的結構,主要是通過提高整個支架整體的剛度,可以實現大風的時候水平保護,可以降低組件的壓力,減少組件運行的隱患。對于這種大跨距的結構,根據實際使用情況,做了異形管設計,使它抗彎能力更強。
另外,在市場調研、現場測試的一些數據反饋,采用一個新型的防松螺母,可以有效地解決組件螺母松動的問題,可以減少失效的問題。我們后面又跟國內的高校以及風洞實驗室聯合一些數據的開發、前端的應用研究,如主要在風洞和風場的情況下設計不同的阻尼值,不同的傾角,不同的風速,在這樣的情況下研究支架在風場中的狀況。對比在低角度、低固有頻的情況下,當風速哪怕不是很高,但是一旦達到了支架系統最低失穩風速之后,整個支架的抖動就會非常劇烈。
經過積累很多相關的前期研究數據之后,我們逐漸建立了自己的風荷載的數據庫,經過這個數據庫的數據指導,我們開始了產品方案的簡化、針對性的設計,以及基于項目的細化考量設計,最后基于安全和成本,推出一系列的產品型號。
最后這一系列的產品型號,在持續應用中和現場的實踐反饋,我們又把這個數據集中到數據庫中,將數據庫中的數據進行更新和優化,進入下一個循環,使我們的產品更優。
目前,江蘇國強興晟能源也在加大對于研發力度的投入,目前整個公司技術團隊30多人,南京的研發中心正在籌備中,預計明年5月可以正式投入。累計申請的相關專利100多項,今年申請專利40多項中,其中涵蓋算法、結構、節點測試、保護生產的部分,全套環節。
因為江蘇國強興晟本身是基于高速護欄的傳統優勢,和寶鋼合作,目前在我們新的產品中會大量使用高強鋼以及超高強鋼。利用公司傳統的加工優勢,產品設計與生產完美結合,工業化的設計使得傳統的焊接部件少了10%。
通過模塊化的設施,更利于生產組織和現場安裝。
在流體力學研究,工業算法、系統集成等方面進行探索。
國強興晟經歷多年深耕發展,公司已形成江蘇溧陽、河北唐山、河南信陽三大制造基地。
江蘇國強興晟持續創新,降低支架系統成本,助力平價上網,早日實現碳中和。
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