Thiết kế và ion của cấu trúc lắp mô-đun quang điện mặt trời
Thiết kế và lựa chọn cấu trúc lắp mô-đun quang điện mặt trời
Theo quan điểm của mối quan hệ trực tiếp giữa sản xuất điện của mô-đun quang điện mặt trời và cường độ ánh sáng mặt trời, thời gian, cũng như vị trí và độ nghiêng của các tấm pin mặt trời, theo tình hình hiện tại rằng hầu hết các giá đỡ không thể điều chỉnh được góc và công suất hiệu suất phát tương đối thấp, một thiết kế có thể được thiết kế theo các vĩ độ khác nhau.
Khung hệ thống PV để điều chỉnh góc của khu vực. Trong bài báo này, phương pháp kết nối, vật liệu, lựa chọn loại và phân tích tải của hệ thống giá đỡ mô-đun quang điện được phân tích và giải thích chi tiết. Đồng thời, module quang điện không những có thể điều chỉnh góc ngang theo ý muốn mà còn có độ bền cao, có thể sử dụng ở những vùng có tốc độ gió lớn và nhiều tuyết. Sử dụng, có ý nghĩa xúc tiến nhất định và khách hàng tiềm năng ứng dụng。starwin là mộtnhà sản xuất giá đỡ năng lượng mặt trời ở Trung Quốc.
1. Giới thiệu
Hiện nay, trong bối cảnh toàn cầu thiếu hụt nguồn cung năng lượng và các vấn đề môi trường ngày càng nghiêm trọng, sự phát triển bền vững của nền kinh tế - xã hội đang gặp nhiều thách thức, việc phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo sạch và an toàn đã được quan tâm sâu rộng. Mặc dù có nhiều loại nguồn năng lượng thay thế tái tạo đã được sử dụng, nhưng thủy điện, năng lượng gió và năng lượng thủy triều đều quá nhỏ để đáp ứng nhu cầu của con người về tổng năng lượng sẵn có. Là một dạng năng lượng tái tạo giàu tài nguyên, phân bố rộng rãi và có thể sử dụng lâu dài, năng lượng mặt trời có nhiều tiềm năng phát triển và sử dụng. Đặc biệt trong thế kỷ 21, ngành sản xuất điện từ quang điện mặt trời đang phát triển rất nhanh chóng. Sản xuất điện quang năng mặt trời sẽ không chỉ thay thế một số nguồn năng lượng thông thường trong tương lai gần, mà còn trở thành cơ quan cung cấp năng lượng chính của thế giới và sẽ mang lại những thay đổi mang tính cách mạng đối với sự phát triển năng lượng. Theo dự báo của Trung tâm Nghiên cứu của Ủy ban hỗn hợp châu Âu (JRC), đến cuối thế kỷ 21, năng lượng tái tạo sẽ chiếm hơn 80% trong cơ cấu năng lượng, trong đó điện mặt trời sẽ chiếm hơn 60%, hoàn toàn thể hiện vị trí chiến lược quan trọng của nó.
Cấu trúc lắp mô-đun quang điện mặt trời là một thành phần quan trọng để cố định các tấm pin mặt trời. Dưới tiền đề đạt được hiệu suất phát điện tối đa của các tấm pin mặt trời, việc đảm bảo an toàn và độ tin cậy của giá đỡ là vấn đề cần xem xét và nghiên cứu đối với các nhà sản xuất mô-đun quang điện. Theo nhu cầu của các hình thức sản xuất điện quang điện mặt trời khác nhau, hệ thống giá đỡ thường được chia thành giá đỡ năng lượng mặt trời trụ đơn, giá đỡ năng lượng mặt trời trụ kép, giá đỡ năng lượng mặt trời ma trận, giá đỡ năng lượng mặt trời trên mái nhà, giá đỡ năng lượng mặt trời treo tường, giá đỡ loạt hệ thống theo dõi và các thông số kỹ thuật khác và các mô hình. Các phương pháp lắp đặt được chia thành hệ thống lắp đặt trên mặt đất, hệ thống lắp đặt trên mái nhà và hệ thống lắp đặt khung tích hợp tiết kiệm năng lượng của tòa nhà.
2. Thiết kế khung mô-đun quang điện
2.1 Cấu trúc hỗ trợ mô-đun quang điện
Hiện tại, hầu hết các giá lắp mô-đun quang điện mặt trời thương mại không thể điều chỉnh góc. Việc sử dụng các phương pháp theo dõi để phát điện mặt trời gây lãng phí rất nhiều nhân lực và vật lực, tỷ lệ đầu vào - đầu ra bị hạn chế ở một mức độ nhất định. Bài báo này thiết kế một giá đỡ hệ thống quang điện có thể điều chỉnh góc theo các vĩ độ khác nhau. (như hình 1) hệ thống giá đỡ có thể điều chỉnh góc ngang tùy theo nhu cầu. Nó không chỉ phù hợp để sử dụng cho các trạm phát quang điện mặt đất mà còn có thể sử dụng trên mái nhà. giá đỡ không thể nhanh chóng điều chỉnh góc lắp đặt. Đồng thời, khung mô-đun sử dụng cấu trúc thép cacbon cao và bề mặt là vật liệu mạ kẽm nhúng nóng, có chi phí thấp, Độ bền cao, khả năng chống ăn mòn mạnh của các vật liệu được chọn và có thể được sử dụng ở những nơi có môi trường tương đối khắc nghiệt. Hệ thống này bao gồm một khung chính hình tam giác 1; cơ chế kết nối hỗ trợ 2; một tấm định vị cân 3; một lỗ định vị 4; pít tông loại chốt quy mô 5; một tấm đỡ 6; một tấm ép 7; một ống bao mang 8; một thanh nối 9; Khung chính của hệ thống là kết cấu hàn tam giác, kết cấu đơn giản và có thể chịu đủ tải trọng. Cụm pin được cố định vào cơ cấu kết nối hỗ trợ bằng bu lông và góc được điều chỉnh bằng nút xoay. Tấm định vị cân được cố định bằng chốt cân kiểu pít tông. Tấm đỡ, tấm áp lực và ống bọc ổ trục được sử dụng với tấm định vị cân. Thanh kết nối và giá đỡ chân được sử dụng để tăng độ bền của giá đỡ mô-đun quang điện.
2.2. Phương pháp kết nối khung mô-đun quang điện
Khi cài đặt hệ thống gắn mô-đun quang điện, đế được cố định bằng bu lông nhúng, như trong Hình 2. Giá đỡ chân ở dưới cùng của giá được đưa vào đế và được kết nối với đế bằng bu lông, sau đó lắp các mô-đun pin. Các mô-đun quang điện được kết nối với cơ cấu đỡ 2 bằng bu lông. Góc cần thiết được điều chỉnh bằng tấm định vị cân 3 và chốt định vị 5, và việc lắp đặt hoàn tất. Một nhóm. Khi nguồn điện mặt trời ma trận được kết nối, hai bộ giá đỡ mô-đun liền kề được cố định bằng tấm buộc 11 để tăng cường sức mạnh của nó
2.3 Lựa chọn vật liệu của khung mô-đun quang điện
Hiện tại, hệ thống stent quang điện mặt trời được sử dụng phổ biến ở nước tôi được chia thành 3 loại: stent bê tông, stent thép và stent hợp kim nhôm. Giá đỡ bê tông chủ yếu được sử dụng trong các trạm phát điện quang điện quy mô lớn. Do trọng lượng bản thân nên chúng chỉ có thể được đặt tại hiện trường và những nơi có nền móng tốt. Tuy nhiên, chúng có độ ổn định cao và có thể hỗ trợ các tấm pin mặt trời quy mô lớn. Khung hợp kim nhôm thường được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng mặt trời trên mái của các tòa nhà dân dụng. Hợp kim nhôm có đặc tính chống ăn mòn, trọng lượng nhẹ, hình thức đẹp, độ bền cao nhưng khả năng chịu lực kém không thể ứng dụng cho các công trình trạm điện mặt trời.
Khung thép được thiết kế trong bài báo này có hiệu suất ổn định, công nghệ sản xuất hoàn thiện, khả năng chịu tải cao, lắp đặt dễ dàng, hiệu suất chống ăn mòn tuyệt vời, ngoại hình đẹp và thiết kế kết nối độc đáo, lắp đặt thuận tiện và nhanh chóng, công cụ lắp đặt đơn giản và phổ biến, sử dụng kết cấu Vật liệu chống ăn mòn thép và thép không gỉ Không linh kiện, tuổi thọ hơn 20 năm.
2.4 Phân tích tải hỗ trợ mô-đun quang điện
Sức mạnh của khung chủ yếu bao gồm việc tính toán tải trọng cố định (trọng lượng của cấu kiện và các cấu kiện khác), tải trọng gió và tải trọng tuyết. Tải trọng gió đề cập đến áp lực gió thổi từ phía trước khung (gió xuôi) và áp suất gió thổi từ phía sau khung (gió ngược). Độ bền uốn và lượng uốn của vật liệu, độ vênh (nén) và độ bền kéo của tay đỡ và những thay đổi kết cấu gây ra bởi độ rung và độ lún bình thường của đất và mái.
2.4.1 Phân tích lực của tải trọng tuyết
Tải trọng tuyết được thể hiện trong công thức 2-1:
S = Cs * P * Zs * As (2-1)
Trong đó S là tải trọng tuyết, Cs là hệ số góc và P là khối lượng đơn vị trung bình của tuyết (tương đương với khối lượng của 1 cm tuyết và khối lượng của 1m2 diện tích). Nói chung, khu vực có nhiệt độ từ 19,6N trở lên và khu vực có tuyết là 29,4N trở lên. Zs là lớp tuyết phủ dọc sâu nhất (cm) trên mặt đất, và As là vùng tuyết. Khối lượng tuyết thiết kế của mảng pin mặt trời được đặt thành khối lượng tuyết thẳng đứng (Z) sâu nhất trên mặt đất. Tuy nhiên, nếu khối lượng tuyết bị giảm do quét tuyết thường xuyên, giá trị Z có thể giảm theo tình hình.
2.4.2 Phân tích lực của tải trọng tốc độ gió
Giá đỡ mô-đun quang điện được thiết kế trong bài báo này được kiểm tra xem độ bền và độ võng có đáp ứng các yêu cầu dưới tốc độ gió của gió thứ mười (27m / s) hay không.
2.4.2.1 Kiểm tra ứng suất bình thường
Khi nào chùm hỗ trợ mô-đun quang điện bị uốn cong theo một hướng, ứng suất pháp tuyến được chỉ ra trong công thức 2-2:
(2-2)
Trong đó Mx là mômen uốn của dầm cùng tiết diện trong mặt phẳng có độ cứng lớn nhất (trục x); Wnx là mô đun tiết diện ròng (mô đun tiết diện uốn) đối với trục x; nó là giá trị thiết kế của cường độ thép. Theo công thức 2-2, ứng suất bình thường được thể hiện trong công thức 2-3:
Sau khi kiểm tra sổ tay phần cứng, giá trị thiết kế là [f], σmax <[f], vì vậy nó đáp ứng các yêu cầu về độ bền.
2.4.2.2 Kiểm tra độ võng
Độ võng lớn nhất của nhịp dầm theo công thức 2-4:
Trong đó l0 là nhịp tính toán của dầm; S là dầm đỡ đơn giản có liên quan đến dạng tải trọng và các điều kiện hỗ trợ và tác dụng lên tải trọng phân bố đều. S = 5/384; E là môđun đàn hồi; M là mômen uốn lớn nhất ở giữa nhịp; EI là độ cứng uốn của mặt cắt. Cách tính theo chiều dọc tương tự như trên.
2.4.2.3 Độ bền kéo và nén của tay đỡ phía sau
2.4.2.3.1 Headwind
Tải trọng áp lực gió W đóng vai trò là tải trọng kéo lên tay đỡ và trở thành tải trọng thổi lên (lực nâng). Ứng suất kéo được thể hiện trong công thức 2-5:
Trong công thức, P là lực căng kéo; A là diện tích mặt cắt ngang của tay đỡ. Kiểm tra giá trị thiết kế cường độ chịu kéo của thép Q235 [f], <[f] nên không có vấn đề gì.
2.4.2.3.2 Các trường hợp xuôi gió
Khi khung cấu kiện bị nén với chiều dài lớn hơn chiều rộng mặt cắt ngang, khả năng hỏng do uốn cao hơn hỏng do nén. Đây được gọi là độ vênh của cột, và tải trọng lúc này được gọi là tải trọng vênh. Tải trọng vênh (công thức Eulerian) được thể hiện trong công thức 2-6:
Tải trọng vênh ở đâu; là mômen quán tính của mặt cắt dọc trục; là hệ số được xác định bởi các điều kiện hỗ trợ ở cả hai đầu, và là 1 khi bản lề ở cả hai đầu là bản lề; là hệ số đàn hồi dọc của vật liệu; L là chiều dài trục. Quá trình tính toán cường độ chịu kéo và nén của gối tựa trước cũng giống như đối với gối tựa sau.
3. Triển vọng ứng dụng
Tình hình năng lượng quốc tế hiện nay tương đối gay gắt và các quốc gia đang nỗ lực tìm kiếm các nguồn năng lượng mới có thể thay thế năng lượng hóa thạch thông thường. Ngoài ra, vấn đề an toàn của việc phát điện hạt nhân. Gió và thủy điện bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các vùng và các mùa. Tuy nhiên, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch vô tận và vô tận thu hút được sự quan tâm và sử dụng. Với việc quảng bá và ứng dụng rộng rãi các hệ thống quang điện mặt trời trên mặt đất và trên mái nhà trên quy mô lớn trên thế giới, sản xuất điện quang năng mặt trời đã trở thành một trong những nguồn phát điện không thể thiếu trong cung cấp điện. Đồng thời, để đảm bảo hoạt động tin cậy, an toàn và ổn định của hệ thống mô-đun quang điện, phải yêu cầu Các thành phần khác nhau của mô-đun năng lượng mặt trời có khả năng chống gió tốt, khả năng chống áp suất tuyết và chống ăn mòn. Việc lắp đặt khung mô-đun quang điện mặt trời được thiết kế trong bài báo này không chỉ đáp ứng hiệu suất chống gió, chống áp suất tuyết và chống ăn mòn, mà còn có thể hoàn toàn phù hợp với năng lượng mặt trời ma trận mặt đất và hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà. Giá đỡ mô-đun quang điện mặt trời có triển vọng ứng dụng tốt trong các ứng dụng phát điện quang điện trong tương lai.
Dựa trên những thiếu sót của giá đỡ mô-đun quang điện mặt trời thông thường và kết hợp với các đặc điểm của sản xuất điện mặt trời, bài báo này thiết kế một loại giá đỡ mô-đun quang điện mặt trời mới. Cấu trúc thiết kế độc đáo của mô-đun quang điện cho phép mô-đun có thể điều chỉnh góc theo các vùng khác nhau, để tận dụng tối đa nguồn năng lượng mặt trời tại chỗ và đạt được hiệu suất phát điện tối đa của mô-đun năng lượng mặt trời. Đồng thời, việc phân tích chi tiết và thực hành phương pháp kết nối mô-đun quang điện, lựa chọn vật liệu và hỗ trợ phân tích lực tải làm cho mô-đun có các đặc tính vật lý tốt như khả năng chống động đất, chống gió, chống áp suất tuyết và chống ăn mòn, vì vậy mô-đun quang điện có thể được sử dụng trong một khu vực địa lý rộng hơn.
