Sistema de montagem fotovoltaica do deserto

Implementação de energia em ambientes extremos: pesquisa de aplicativos de sistema de montagem em PV no deserto

Antecedentes do desenvolvimento fotovoltaico em áreas do deserto
A estrutura energética global está acelerando sua transformação. As áreas do deserto tornaram -se áreas importantes para a implantação de usinas fotovoltaicas devido à sua alta intensidade do sol e aos ricos recursos da terra. Especialmente no noroeste da China, norte da África, Oriente Médio e partes da América, a média anual de recursos leves é muito maior do que outras regiões, fornecendo uma boa base para o desenvolvimento de energia solar. Sistema de montagem fotovoltaica do deserto é uma estrutura de suporte especial projetada para se adaptar a condições climáticas extremas e formas de relevo complexas nesse plano de fundo.

Características do ambiente do deserto e desafios à montagem fotovoltaica
O ambiente natural nas áreas do deserto é bem diferente dos sistemas terrestres convencionais, o que coloca requisitos mais altos no projeto e materiais dos sistemas de montagem:
* Diferença de alta temperatura: a diferença de temperatura entre dia e noite é grande, o que coloca um teste na expansão térmica e na contração da estrutura;
* Vento e areia fortes: vento e areia frequentes, tamanho de partícula grossa e desgaste grave na superfície dos componentes;
* Clima árido: precipitação escassa, baixa frequência de manutenção das usinas de energia e o sistema de montagem precisa ter uma alta capacidade de autolimpação;
* Fundação de solo macio: baixa estabilidade da superfície, o design da fundação precisa ser particularmente fortalecido;
* Componentes corrosivos de vento e areia: Algumas áreas do deserto contêm componentes salinos e álcalis no vento e na areia, o que pode agravar a corrosão do metal.
O sistema de montagem PV no deserto deve não apenas atender à função básica do rolamento, mas também ter as características da resistência ao vento e da areia, resistência à corrosão e forte estabilidade térmica.

Tipo estrutural e princípios de design
De acordo com a escala do projeto, o layout dos componentes e as condições do terreno, o sistema de suporte do deserto é dividido principalmente nas seguintes categorias:
1. Suporte de inclinação fixo
Esse tipo de sistema adota um método de instalação de ângulo fixo, com uma estrutura simples, instalação conveniente e fácil de promover em larga escala. O ângulo de inclinação é determinado de acordo com a latitude local e a distribuição da luz e geralmente é definido entre 20 e 35 graus.
*Estrutura: Os componentes de liga de aço ou alumínio galvanizados ou alumínio galvanizados são usados, e a estrutura da estrutura é estável;
*Vantagens: requisitos de baixo manutenção, adaptáveis ​​a ambientes empoeirados;
*Limitações: A eficiência da geração de energia ao longo do ano pode ser limitada pela configuração de inclinação fixa.
2. Suporte de ângulo ajustável
O ângulo de inclinação é ajustado mecanicamente ou manualmente, adequado para áreas com diferenças óbvias sazonais do sol. A estrutura de ajuste do ângulo deve ter um mecanismo de travamento estável para evitar interferências de vento e areia.
*Cenários aplicáveis: centrais elétricas médias e grandes;
*Características: Melhore a eficiência da geração de energia em ângulos de baixo sol no inverno;
*Desafios: verifique se o dispositivo de ajuste do ângulo é continuamente confiável sob a cobertura de vento e areia.
3. Suporte de rastreamento (eixo único/eixo duplo)
Modo de geração de energia de alta eficiência, os componentes se movem com a trajetória do sol. O deserto tem um forte sol e um longo tempo de sol, que é um local de aplicação ideal para os sistemas de rastreamento. No entanto, sua estrutura é complexa e requer alta operação e manutenção.
*Pontos -chave: sistema motor de alto nível de proteção, design de coluna de suporte estável;
*Risco: em clima de tempestade de areia extrema, as partes móveis podem usar mais ou geléia;
*Contra -medidas: Adicione tampas de proteção e use materiais lubrificantes de vedação.

Processo de seleção e proteção de material
No ambiente de alta corrosão e vento alto e areia do deserto, o desempenho do material está diretamente relacionado à estabilidade e vida do sistema:
*Tipo de aço: O aço Q235b ou Q355b galvanizado ou Q355b é usado com frequência, e a espessura da galvanização da superfície geralmente precisa atingir ≥80μm ou mais;
*Material da liga de alumínio: o alumínio 6063-T5/6005-T5 é amplamente utilizado em estruturas anticorrosão, mas o design da seção transversal precisa ser fortalecido em áreas de vidro alto;
*Bolts e prendedores: use aço inoxidável 304 ou dacromet para prevenção de ferrugem;
*Tratamento de superfície: Anodizador, revestimento eletroforético, revestimento em pó e outros métodos para melhorar a resistência à corrosão.
O processo da camada protetora deve considerar a resistência ao desgaste sob contato a longo prazo com o vento e a areia para evitar a exposição estrutural devido ao descascamento da superfície.

Tipo de fundação e design de adaptabilidade de fundação
A estrutura da superfície do deserto é diversa, algumas são dunas de areia e outras são desertos semi-hardes. O sistema de suporte de suporte precisa ser combinado com flexibilidade:
1. Fundação da pilha de parafuso
Comumente usado em áreas com capacidade fraca do solo, construção rápida, pequenos danos, fáceis de desmontar e reutilizar.
* Forte adaptabilidade, pode penetrar nas camadas moles do solo;
* Pode ser pré-enterrado com equipamentos de perfuração geológica;
* A integridade do revestimento anti-rusta precisa ser considerada.
2. Fundação de pilha
Em algumas áreas, pilhas de aço ou pilhas de concreto pré -moldado podem ser usadas, que têm alta capacidade de rolamento e são adequadas para projetos com grandes cargas de vento.
* É necessário equipamento pesado para a construção e a quantidade de trabalho é grande;
* Os testes de penetração estática precisam ser feitos com antecedência quando houver grandes diferenças geológicas;
* O design precisa determinar a profundidade da pilha com base na distribuição dos estratos e análise de tensão.
3. Fundação de cimento
Principalmente usado em projetos de usinas em condições de endurecimento do solo, especialmente em áreas onde o empilhamento não é permitido.
* Alta estabilidade, custo um pouco mais alto que outras formas;
* Período de construção longo, altos requisitos de construção;
* Pouca capacidade de lidar com o assentamento da fundação.

Estratégias estruturais de resistência ao vento e controle de poeira
Nas áreas do deserto com tempestades de vento e areia frequentes, a resistência estrutural do vento e o projeto de prevenção de poeira não podem ser ignorados:
* Projeto de carga do vento: deve ser formulado com base nos dados de velocidade extremo local do vento e geralmente ser projetado de acordo com o nível de velocidade do vento de uma vez em 50 anos;
* Projeto de ventilação do backplane do módulo: otimize a resistência ao vento deixando lacunas na estrutura de suporte;
* Gerenciamento de blindagem de poeira: limpeza regular de módulos, uso de vidro do módulo resistente à poeira;
* Proteção de inclinação e compactação da superfície: impedem que a base seja exposta e corroída pelo vento ou lavada.

Caminho de otimização estrutural para o sistema de montagem PV do deserto adaptação a ambientes extremos

A particularidade da construção fotovoltaica em áreas do deserto
As áreas do deserto têm vastas terras não utilizadas e recursos de luz do sol, adequados para geração de energia fotovoltaica em larga escala. No entanto, as condições geográficas e climáticas especiais também trazem dificuldades de construção. Por exemplo, alta temperatura, vento e areia frequente, grande diferença de temperatura entre dia e noite, baixa capacidade de rolamento de superfície e outros problemas desafiarão a estabilidade estrutural e a eficiência de operação a longo prazo das usinas fotovoltaicas. Portanto, o design de Sistema de montagem fotovoltaica do deserto precisa ser otimizado em estrutura, materiais e métodos de construção para se adaptar ao ambiente severo.

Tipos estruturais de sistema de montagem fotovoltaica do deserto
Sistemas de suporte fotovoltaicos comuns em ambientes do deserto incluem:
* Suporte de inclinação fixo: boa estabilidade estrutural, instalação fácil, amplamente usada em áreas com vento pesado e areia.
* Suporte de ângulo ajustável: pode ajustar o ângulo de acordo com a estação para melhorar a eficiência da geração de energia, mas a estrutura é mais complexa e possui altos requisitos de manutenção.
* Suporte de rastreamento (eixo único ou eixo duplo): pode seguir automaticamente a trajetória do sol para aumentar a geração de energia e é usada em alguns projetos do deserto em uma base piloto, mas possui requisitos mais altos para estabilidade da estrutura de suporte e sistema de controle de areia.
A seleção de diferentes tipos de sistemas de suporte em ambientes do deserto precisa ser avaliada de forma abrangente em combinação com fatores como preço de eletricidade do projeto, custo da terra, conveniência de construção e capacidade de manutenção.

Seleção de material e tratamento anticorrosão
As áreas do deserto estão secas e ventosas durante todo o ano, e os materiais enfrentam a erosão contínua do vento e a radiação ultravioleta. Os métodos comuns de seleção e tratamento de materiais incluem:
*Aço galvanizado de mergulho quente: possui forte resistência à corrosão e é a atual escolha convencional.
*Suporte de liga de alumínio: peso leve, boa resistência à corrosão, adequada para projetos com baixos requisitos de carga.
*Conectores de componentes de aço inoxidável: usados ​​para conectar peças para evitar afrouxamento e corrosão durante a operação de longo prazo.
*Pulverização por superfície ou tratamento anodizador: Aumente ainda mais a resistência à corrosão e a resistência à UV da superfície do material e prolonga a vida útil do sistema.
A boa correspondência de materiais e processos pode melhorar efetivamente a capacidade de operação estável do sistema de montagem fotovoltaica do deserto em um ambiente altamente corrosivo e ventoso.

Design de fundação e estratégia de construção adaptativa
A superfície do deserto é principalmente de areia macia ou terra salina-alcalin, que possui altos requisitos para a capacidade de rolamento de fundação. Os formulários comuns de fundação incluem:
*Fundação da pilha de parafusos: construção simples, adequada para solo arenoso e fácil de desmontar e se reunir mais tarde.
*Fundação da pilha: adequado para solo deserto com forte compactação, boa estabilidade, mas requisitos altos para equipamentos de construção.
*Cimento estacas fundidas no local: usadas em áreas com condições geológicas complexas ou níveis de água subterrânea, com um longo período de construção.
Em construção específica, é necessário realizar pesquisas geológicas suficientes para avaliar fatores como estrutura de estrato, nível de água subterrânea, pressão de carga do vento etc., de modo a determinar o tipo de fundação razoável e adotar métodos de construção mecanizados para reduzir erros humanos.

Design de prevenção de areia e estabilidade estrutural
O impacto da areia e da poeira nos módulos fotovoltaicos e nos sistemas de suporte é refletido principalmente em:
* Cobrindo a superfície do módulo, afetando a eficiência da geração de energia;
* Acumular na estrutura do suporte, acelerando o desgaste e a corrosão;
* O vento alto e o clima de areia causa mudanças de estresse estrutural.
* Para reduzir esses efeitos, o design do sistema de montagem PV do deserto precisa considerar:
* Levante a liberação do solo no fundo do suporte para reduzir o acúmulo de areia e poeira;
* Otimize o ângulo de inclinação do arranjo do módulo e use a energia eólica para auto-limpeza;
* Fortalecer a conexão entre o suporte e o solo para melhorar a resistência ao vento;
* Configure cercas de vento e areia ou cintos de planta para formar uma zona tampão para reduzir a erosão do vento.
A análise de simulação de estresse do sistema também é uma parte importante do design. É necessário combinar dados meteorológicos históricos locais e modelos típicos de vento e letra para avaliar a resposta estrutural sob condições climáticas extremas.

Sugestões de operação e manutenção e gerenciamento
Operação e manutenção em ambientes do deserto são uma parte importante para garantir o desempenho de longo prazo das usinas de energia. As medidas de operação e manutenção recomendadas incluem:
*Limpe regularmente módulos fotovoltaicos, que podem ser pulverizados por drones, equipamentos de escovação a seco ou sistemas de limpeza automática;
*Verifique se as partes da conexão do suporte estão soltas ou corroídas;
*Para o sistema de rastreamento, é necessário monitorar se os atuadores estão presos na areia;
*Fortalecer a construção e manutenção das instalações de controle de vento e areia ao redor da área.
*Ao mesmo tempo, a instalação de um sistema de monitoramento remoto pode entender o status de operação do sistema em tempo real e reduzir o número de pessoas que entram em áreas de alta temperatura e alto risco.

Tendência de desenvolvimento do sistema de montagem fotovoltaica do deserto
Com a promoção em larga escala de projetos fotovoltaicos do deserto, a futura direção da evolução técnica do sistema de montagem fotovoltaica do deserto inclui principalmente:
*Projeto de instalação modular para melhorar a eficiência da construção;
*Upgrade de material, como materiais compostos leves de alta resistência;
*Operação inteligente e suporte de manutenção, como monitoramento de sensores e aviso de falha de IA;
*Combinado com a restauração ecológica para alcançar a co-construção de energia e proteção ambiental.
Impulsionada pela demanda de políticas e mercado, o Desert Photovoltaica se tornará uma força importante na promoção da escala de nova energia e fará maiores demandas na adaptabilidade dos sistemas de suporte fotovoltaico.