Desert PV -monteringssystem

Energiutplassering i ekstreme miljøer: Desert PV Mounting System Application Research

Bakgrunn for fotovoltaisk utvikling i ørkenområder
Den globale energistrukturen akselererer transformasjonen. Ørkenområder har blitt viktige områder for utplassering av fotovoltaiske kraftstasjoner på grunn av deres høye solskinnintensitet og rike landressurser. Spesielt i Nord -Kina, Nord -Afrika, Midt -Østen og deler av Amerika, er det årlige gjennomsnittet av lysressurser mye høyere enn andre regioner, og gir et godt grunnlag for solenergiutvikling. Desert PV -monteringssystem er en spesiell støttestruktur designet for å tilpasse seg ekstreme klimatiske forhold og komplekse landformer under denne bakgrunnen.

Kjennetegn på ørkenmiljø og utfordringer for fotovoltaisk montering
Det naturlige miljøet i ørkenområder er ganske forskjellig fra konvensjonelle bakkesystemer, som gir høyere krav til design og materialer i monteringssystemer:
* Høy temperaturforskjell: Temperaturforskjellen mellom dag og natt er stor, noe som setter en test på den termiske ekspansjonen og sammentrekningen av strukturen;
* Sterk vind og sand: hyppig vind og sand, grov partikkelstørrelse og alvorlig slitasje på overflaten av komponenter;
* Tørre klima: knapp nedbør, lav vedlikeholdsfrekvens av kraftstasjoner og monteringssystemet må ha en høy selvrensende evne;
* Mykt jordfundament: Dårlig overflatestabilitet, fundamentdesign må styrkes spesielt;
* Korrosive vind- og sandkomponenter: Noen ørkenområder inneholder saltvann og alkalikomponenter i vind og sand, som kan forverre metallkorrosjon.
Desert PV -monteringssystemet må ikke bare oppfylle den grunnleggende lagerfunksjonen, men har også egenskapene til vind- og sandmotstand, korrosjonsmotstand og sterk termisk stabilitet.

Strukturell type og designprinsipper
I henhold til prosjektskalaen, komponentoppsettet og terrengforholdene, er ørkenbrakettsystemet hovedsakelig delt inn i følgende kategorier:
1. Fast vippbrakett
Denne typen system vedtar en installasjonsmetode for fast vinkel, med en enkel struktur, praktisk installasjon og enkel å markedsføre i stor skala. Vippevinkelen bestemmes i henhold til lokal breddegrad og lysfordeling, og settes vanligvis mellom 20 og 35 grader.
*Struktur: Galvanisert stål- eller aluminiumslegeringskomponenter brukes, og rammestrukturen er stabil;
*Fordeler: Krav med lite vedlikehold, tilpasningsdyktige til støvete miljøer;
*Begrensninger: Effektiviteten til kraftproduksjon gjennom året kan være begrenset av innstillingen for faste tilt.
2. Justerbar vinkelbrakett
Vippevinkelen justeres mekanisk eller manuelt, egnet for områder med åpenbare sesongmessige solskinnsforskjeller. Vinkeljusteringsstrukturen må ha en stabil låsemekanisme for å forhindre vind- og sandforstyrrelser.
*Gjeldende scenarier: mellomstore og store bakkestasjoner;
*Funksjoner: Forbedre kraftproduksjonseffektiviteten ved lave solvinkler om vinteren;
*Utfordringer: Forsikre deg om at vinkeljusteringsanordningen er kontinuerlig pålitelig under vind- og sanddeksel.
3. Sporingsbrakett (enkeltakse/dobbeltakse)
Komponenter med høy effektivitet, komponentene beveger seg med solens bane. Ørkenen har sterk solskinn og lang solskinntid, som er et ideelt applikasjonssted for sporingssystemer. However, its structure is complex and requires high operation and maintenance.
*Nøkkelpunkter: Høyt beskyttelsesnivå Motorsystem, stabil støttekolonneutforming;
*Risiko: I ekstrem sandstorm vær kan de bevegelige delene ha mer eller syltetøy;
*Motmåling: Legg til beskyttelsesdeksler og bruk smøring av tetningsmaterialer.

Material selection and protection process
I det høye korrosjonen og høye vind- og sandmiljøene i ørkenen er den materielle ytelsen direkte relatert til stabiliteten og livet til systemet:
*Ståltype: Galvanisert Q235B eller Q355B stål brukes ofte ofte, og overflategalvaniserende tykkelse trenger vanligvis å nå ≥80μm eller mer;
*Aluminiumslegeringsmateriale: 6063-T5/6005-T5 aluminium er mye brukt i antikorrosjonsstrukturer, men tverrsnittsdesignet må styrkes i områder med høyt vind;
*Bolter og festemidler: Bruk rustfritt stål 304 eller dacromet for rustforebygging;
*Overflatebehandling: Anodisering, elektroforetisk belegg, pulverbelegg og andre metoder for å forbedre korrosjonsmotstanden.
Den beskyttende lagsprosessen må vurdere slitestyrken under langvarig kontakt med vind og sand for å unngå strukturell eksponering på grunn av overflateskalling.

Foundation Type and Foundation Adaptability Design
The surface structure of the desert is diverse, some are sand dunes, and some are semi-hard deserts. The support foundation system needs to be flexibly matched:
1. Screw pile foundation
Commonly used in areas with weak soil bearing capacity, fast construction, small damage, easy to dismantle and reuse.
* Sterk tilpasningsevne, kan trenge gjennom myke jordlag;
* Can be pre-buried with geological drilling equipment;
* Anti-rust coating integrity needs to be considered.
2. Pile Foundation
I noen områder kan stålhauger eller prefabrikerte betonghauger brukes, som har høy lagerkapasitet og er egnet for prosjekter med store vindbelastninger.
* Det kreves tungt utstyr for bygging, og mengden arbeid er stort;
* Static penetration tests need to be done in advance when there are large geological differences;
* The design needs to determine the pile depth based on the distribution of the strata and stress analysis.
3. Cement foundation
Mostly used in power station projects under ground hardening conditions, especially in areas where piling is not allowed.
* High stability, slightly higher cost than other forms;
* Long construction period, high construction requirements;
* Poor ability to cope with foundation settlement.

Structural wind resistance and dust control strategies
In desert areas with frequent wind and sandstorms, structural wind resistance and dust prevention design cannot be ignored:
* Vindbelastningsdesign: bør formuleres basert på lokale ekstreme vindhastighetsdata, og vanligvis utformes i henhold til vindhastighetsnivået på en gang på 50 år;
* Module backplane ventilation design: optimize wind resistance by leaving gaps in the support structure;
* Dust shielding management: regular module cleaning, use of dust-resistant module glass;
* Slope protection and surface compaction: prevent the foundation from being exposed and eroded by wind or washed away.

Structural optimization path for desert PV mounting system adapting to extreme environments

The particularity of photovoltaic construction in desert areas
Desert areas have vast unused land and high sunshine resources, which are suitable for large-scale photovoltaic power generation. However, the special geographical and climatic conditions also bring construction difficulties. For eksempel vil høy temperatur, hyppig vind og sand, stor temperaturforskjell mellom dag og natt, dårlig overflatelagerkapasitet og andre problemer utfordre den strukturelle stabiliteten og langsiktig driftseffektivitet av solcelleformede kraftstasjoner. Therefore, the design of desert PV mounting system needs to be optimized in structure, materials and construction methods to adapt to the harsh environment.

Structural types of desert PV mounting system
Common photovoltaic support systems in desert environments include:
* Fixed tilt support: good structural stability, easy installation, widely used in areas with heavy wind and sand.
* Støtte for justerbar vinkel: Kan justere vinkelen i henhold til sesongen for å forbedre kraftproduksjonseffektiviteten, men strukturen er mer kompleks og har høye vedlikeholdskrav.
* Sporingsstøtte (enkeltaksis eller dual-axis): Kan automatisk følge solens bane for å øke kraftproduksjonen, og brukes i noen ørkenprosjekter på pilotbasis, men har høyere krav til støttestrukturstabilitet og sandkontrollsystem.
Valg av forskjellige typer støttesystemer i ørkenmiljøer må evalueres omfattende i kombinasjon med faktorer som prosjekt for elektrisitetspris, landkostnad, byggekonferanse og vedlikeholdskapasitet.

Materialvalg og antikorrosjonsbehandling
Ørkenområdene er tørre og vind hele året, og materialer står overfor kontinuerlig erosjon og ultrafiolett stråling. Vanlig materialvalg og behandlingsmetoder inkluderer:
*Hot-dip galvanisert stål: har sterk korrosjonsmotstand og er det nåværende mainstream-valget.
*Aluminum alloy bracket: light weight, good corrosion resistance, suitable for projects with low load requirements.
*Stainless steel component connectors: used for connecting parts to prevent loosening and corrosion during long-term operation.
*Overflatesprøyting eller anodisering av behandling: Forbedre korrosjonsmotstanden og UV -motstanden til materialoverflaten ytterligere og forlenger systemets levetid.
God matching av materialer og prosesser kan effektivt forbedre den stabile driftsevnen til Desert PV -monteringssystemet i et svært etsende og vindfullt miljø.

Foundation Design and Adaptive Construction Strategy
Ørkenoverflaten er for det meste myk sand eller salt-alkalisk land, som har høye krav til grunnlagskapasitet. Vanlige fundamentformer inkluderer:
*Skrue haugfundament: enkel konstruksjon, egnet for sandjord og lett å demontere og samles senere.
*Pile Foundation: Egnet for ørkenjord med sterk komprimering, god stabilitet, men høye krav til anleggsutstyr.
*Sement støpt på stedet hauger: Brukes i områder med komplekse geologiske forhold eller grunnvannsnivå, med en lang byggeperiode.
I spesifikk konstruksjon er det nødvendig å utføre tilstrekkelige geologiske undersøkelser for å evaluere faktorer som stratumstruktur, grunnvannsnivå, vindlasttrykk, etc., for å bestemme den fornuftige fundamenttypen, og ta i bruk mekaniserte konstruksjonsmetoder for å redusere menneskelige feil.

Sandforebygging og strukturell stabilitetsdesign
Effekten av sand og støv på fotovoltaiske moduler og brakettsystemer gjenspeiles hovedsakelig i:
* Dekker overflaten på modulen, som påvirker kraftproduksjonseffektiviteten;
* Akkumulerer i brakettstrukturen, akselererende slitasje og korrosjon;
* Høy vind- og sandvær forårsaker strukturelle stressendringer.
* For å redusere disse effektene, må utformingen av Desert PV -monteringssystemet vurdere:
* Hev bakkeklaringen i bunnen av braketten for å redusere sand- og støvakkumulering;
* Optimaliser hellingsvinkelen til modularrangementet og bruk vindkraft til selvrensing;
* Styrke forbindelsen mellom braketten og bakken for å forbedre vindmotstanden;
* Sett opp vind- og sandgjerder eller plantebelter for å danne en buffersone for å redusere erosjonen av vind.
Systemspenningssimuleringsanalyse er også en viktig del av designet. Det er nødvendig å kombinere lokale historiske meteorologiske data og typiske vind- og sandmodeller for å evaluere den strukturelle responsen under ekstreme værforhold.

Forslag om drift og vedlikehold og styring
Drift og vedlikehold i ørkenmiljøer er en viktig del av å sikre den langsiktige ytelsen til kraftstasjoner. De anbefalte drifts- og vedlikeholdstiltakene inkluderer:
*Rengjør fotovoltaiske moduler, som kan sprayes av droner, tørrbørstingsutstyr eller automatiske rengjøringssystemer;
*Kontroller om tilkoblingsdelene på braketten er løse eller korroderte;
*For sporingssystemet er det nødvendig å overvåke om aktuatorene sitter fast i sand;
*Styrke bygging og vedlikehold av vind- og sandkontrollanlegg rundt området.
*Samtidig kan det å installere et eksternt overvåkningssystem ta tak i systemets driftsstatus i sanntid og redusere antall personer som kommer inn i områder med høy temperatur og høyrisiko.

Utviklingstrenden for Desert PV -monteringssystem
Med storskala promotering av ørkenens fotovoltaiske prosjekter inkluderer den fremtidige tekniske evolusjonsretningen til Desert PV-monteringssystem hovedsakelig:
*Modulær installasjonsdesign for å forbedre konstruksjonseffektiviteten;
*Materialoppgradering, for eksempel høy styrke lette komposittmaterialer;
*Intelligent drift og vedlikeholdsstøtte, for eksempel sensorovervåking og AI -feilvarsel;
*Kombinert med økologisk restaurering for å oppnå energi- og miljøverns sambygging.
Drevet av både politikk og etterspørsel etter markedet, vil ørkenfotovoltaikk bli en viktig styrke for å fremme omfanget av ny energi, og vil stille høyere krav til tilpasningsevnen til solcelleanlegg.