Sistem Pemasangan PV Gurun

Penyebaran Energi di Lingkungan Ekstrem: Penelitian Aplikasi Sistem Pemasangan PV Gurun

Latar belakang pengembangan fotovoltaik di daerah gurun
Struktur energi global mempercepat transformasi. Area gurun telah menjadi area penting untuk penyebaran pembangkit listrik fotovoltaik karena intensitas sinar matahari yang tinggi dan sumber daya lahan yang kaya. Terutama di barat laut Cina, Afrika Utara, Timur Tengah dan bagian Amerika, rata -rata tahunan sumber daya ringan jauh lebih tinggi daripada daerah lain, memberikan fondasi yang baik untuk pengembangan energi matahari. Sistem Pemasangan PV Gurun adalah struktur dukungan khusus yang dirancang untuk beradaptasi dengan kondisi iklim ekstrem dan bentuk lahan yang kompleks di bawah latar belakang ini.

Karakteristik lingkungan gurun dan tantangan untuk pemasangan fotovoltaik
Lingkungan alami di daerah gurun sangat berbeda dari sistem tanah konvensional, yang menempatkan persyaratan lebih tinggi pada desain dan bahan sistem pemasangan:
* Perbedaan suhu tinggi: Perbedaan suhu antara siang dan malam adalah besar, yang menguji ekspansi termal dan kontraksi struktur;
* Angin kencang dan pasir: sering angin dan pasir, ukuran partikel kasar, dan keausan parah pada permukaan komponen;
* Iklim kering: curah hujan yang langka, frekuensi pemeliharaan yang rendah dari pembangkit listrik, dan sistem pemasangan perlu memiliki kemampuan pembersihan diri yang tinggi;
* Foundation Soft Soil: Stabilitas Permukaan yang Buruk, Desain Fondasi perlu diperkuat secara khusus;
* Komponen angin dan pasir korosif: Beberapa area gurun mengandung komponen garam dan alkali dalam angin dan pasir, yang dapat memperburuk korosi logam.
Sistem pemasangan PV gurun tidak hanya harus memenuhi fungsi bantalan dasar, tetapi juga memiliki karakteristik ketahanan angin dan pasir, resistensi korosi, dan stabilitas termal yang kuat.

Jenis Struktural dan Prinsip Desain
Menurut skala proyek, tata letak komponen dan kondisi medan, sistem braket gurun terutama dibagi menjadi kategori berikut:
1. Braket Kemiringan Memperbaiki
Jenis sistem ini mengadopsi metode pemasangan sudut tetap, dengan struktur sederhana, instalasi yang nyaman, dan mudah dipromosikan dalam skala besar. Sudut kemiringan ditentukan sesuai dengan garis lintang lokal dan distribusi cahaya, dan umumnya ditetapkan antara 20 dan 35 derajat.
*Struktur: Baja galvanis hot-dip atau komponen paduan aluminium digunakan, dan struktur bingkai stabil;
*Keuntungan: Persyaratan pemeliharaan rendah, dapat beradaptasi dengan lingkungan yang berdebu;
*Keterbatasan: Efisiensi pembangkit listrik sepanjang tahun dapat dibatasi oleh pengaturan kemiringan tetap.
2. Braket sudut yang dapat disesuaikan
Sudut kemiringan disesuaikan secara mekanis atau manual, cocok untuk daerah dengan perbedaan sinar matahari musiman yang jelas. Struktur penyesuaian sudut harus memiliki mekanisme penguncian yang stabil untuk mencegah gangguan angin dan pasir.
*Skenario yang berlaku: pembangkit listrik tenaga sedang dan besar;
*Fitur: Meningkatkan efisiensi pembangkit listrik di sudut sinar matahari rendah di musim dingin;
*Tantangan: Pastikan perangkat penyesuaian sudut terus dapat diandalkan di bawah penutup angin dan pasir.
3. Braket Pelacakan (Sumbu Tunggal/Sumbu Ganda)
Mode pembangkit listrik efisiensi tinggi, komponen bergerak dengan lintasan matahari. Gurun memiliki sinar matahari yang kuat dan waktu sinar matahari yang panjang, yang merupakan tempat aplikasi yang ideal untuk sistem pelacakan. Namun, strukturnya kompleks dan membutuhkan operasi dan pemeliharaan yang tinggi.
*Poin Kunci: Sistem Motor Level Perlindungan Tinggi, Desain Kolom Dukungan yang stabil;
*Risiko: Dalam cuaca badai pasir yang ekstrem, bagian yang bergerak dapat memakai lebih banyak atau selai;
*Penanggulangan: Tambahkan penutup pelindung dan gunakan bahan penyegelan pelumas.

Pemilihan material dan proses perlindungan
Dalam korosi tinggi dan lingkungan angin dan pasir tinggi di gurun, kinerja material terkait langsung dengan stabilitas dan umur sistem:
*Jenis baja: baja hot-dip galvanis q235b atau q355b sering digunakan, dan ketebalan galvanisasi permukaan biasanya perlu mencapai ≥80μm atau lebih;
*Bahan Paduan Aluminium: 6063-T5/6005-T5 Aluminium banyak digunakan dalam struktur anti-korosi, tetapi desain penampang perlu diperkuat di daerah angin tinggi;
*Baut dan pengencang: Gunakan stainless steel 304 atau dacromet untuk pencegahan karat;
*Perawatan Permukaan: Anodisasi, lapisan elektroforesis, lapisan bubuk dan metode lain untuk meningkatkan ketahanan korosi.
Proses lapisan pelindung harus mempertimbangkan hambatan keausan di bawah kontak jangka panjang dengan angin dan pasir untuk menghindari paparan struktural karena mengelupas permukaan.

Jenis Yayasan dan Desain Adaptasi Yayasan
Struktur permukaan gurun beragam, beberapa bukit pasir, dan beberapa adalah gurun semi-keras. Sistem Yayasan Dukungan harus dicocokkan secara fleksibel:
1. Foundation tiang sekrup
Umumnya digunakan di daerah dengan kapasitas bantalan tanah yang lemah, konstruksi cepat, kerusakan kecil, mudah dibongkar dan digunakan kembali.
* Kemampuan beradaptasi yang kuat, dapat menembus lapisan tanah lunak;
* Dapat dikuburkan dengan peralatan pengeboran geologis;
* Integritas pelapisan anti-rust perlu dipertimbangkan.
2. Pile Foundation
Di beberapa daerah, tumpukan baja atau tumpukan beton pracetak dapat digunakan, yang memiliki kapasitas bantalan tinggi dan cocok untuk proyek dengan beban angin yang besar.
* Peralatan berat diperlukan untuk konstruksi, dan jumlah pekerjaannya besar;
* Tes penetrasi statis perlu dilakukan terlebih dahulu ketika ada perbedaan geologis yang besar;
* Desain perlu menentukan kedalaman tiang berdasarkan distribusi strata dan analisis tegangan.
3. Yayasan semen
Sebagian besar digunakan dalam proyek pembangkit listrik di bawah kondisi pengerasan tanah, terutama di daerah di mana penumpukan tidak diperbolehkan.
* Stabilitas tinggi, biaya yang sedikit lebih tinggi dari bentuk lain;
* Periode konstruksi yang panjang, persyaratan konstruksi tinggi;
* Kemampuan yang buruk untuk mengatasi pemukiman pondasi.

Resistensi angin struktural dan strategi kontrol debu
Di daerah gurun dengan angin dan badai pasir yang sering, ketahanan angin struktural dan desain pencegahan debu tidak dapat diabaikan:
* Desain beban angin: harus dirumuskan berdasarkan data kecepatan angin ekstrem lokal, dan biasanya dirancang sesuai dengan tingkat kecepatan angin sekali dalam 50 tahun;
* Modul Backplane Ventilasi Desain: Mengoptimalkan resistensi angin dengan meninggalkan celah dalam struktur pendukung;
* Manajemen Perisai Debu: Pembersihan Modul Reguler, Penggunaan Kaca Modul Tahan Debu;
* Perlindungan kemiringan dan pemadatan permukaan: Cegah fondasi dari terbuka dan terkikis oleh angin atau hanyut.

Jalur optimasi struktural untuk sistem pemasangan PV gurun beradaptasi dengan lingkungan yang ekstrem

Kekhasan konstruksi fotovoltaik di daerah gurun
Area gurun memiliki tanah yang tidak terpakai dan sumber daya sinar matahari yang tinggi, yang cocok untuk pembangkit listrik fotovoltaik skala besar. Namun, kondisi geografis dan iklim khusus juga membawa kesulitan konstruksi. Misalnya, suhu tinggi, sering angin dan pasir, perbedaan suhu yang besar antara siang dan malam, kapasitas dewan permukaan yang buruk dan masalah lainnya akan menantang stabilitas struktural dan efisiensi operasi jangka panjang dari pembangkit listrik fotovoltaik. Oleh karena itu, desain Sistem Pemasangan PV Gurun Perlu dioptimalkan dalam struktur, bahan dan metode konstruksi untuk beradaptasi dengan lingkungan yang keras.

Jenis Struktural Sistem Pemasangan PV Gurun
Sistem pendukung fotovoltaik umum di lingkungan gurun meliputi:
* Fixed Tilt Support: Stabilitas struktural yang baik, pemasangan yang mudah, banyak digunakan di area dengan angin kencang dan pasir.
* Dukungan sudut yang dapat disesuaikan: Dapat menyesuaikan sudut sesuai musim untuk meningkatkan efisiensi pembangkit listrik, tetapi strukturnya lebih kompleks dan memiliki persyaratan pemeliharaan yang tinggi.
* Dukungan pelacakan (sumbu tunggal atau sumbu ganda): dapat secara otomatis mengikuti lintasan matahari untuk meningkatkan pembangkit listrik, dan digunakan dalam beberapa proyek gurun dengan basis pilot, tetapi memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk stabilitas struktur dukungan dan sistem kontrol pasir.
Pemilihan berbagai jenis sistem pendukung di lingkungan gurun perlu dievaluasi secara komprehensif dalam kombinasi dengan faktor -faktor seperti harga listrik proyek, biaya lahan, kenyamanan konstruksi dan kapasitas pemeliharaan.

Seleksi material dan pengobatan anti-korosi
Area gurun kering dan berangin sepanjang tahun, dan bahan menghadapi erosi angin terus menerus dan radiasi ultraviolet. Seleksi material dan metode perawatan umum meliputi:
*Baja galvanis hot-dip: memiliki ketahanan korosi yang kuat dan merupakan pilihan arus utama saat ini.
*Braket Paduan Aluminium: Berat ringan, ketahanan korosi yang baik, cocok untuk proyek dengan persyaratan beban rendah.
*Konektor komponen stainless steel: Digunakan untuk menghubungkan bagian untuk mencegah pelonggaran dan korosi selama operasi jangka panjang.
*Penyemprotan permukaan atau perlakuan anodisasi: Lebih lanjut meningkatkan resistensi korosi dan resistensi UV dari permukaan material dan memperpanjang umur sistem.
Pencocokan bahan dan proses yang baik dapat secara efektif meningkatkan kemampuan operasi yang stabil dari sistem pemasangan PV gurun di lingkungan yang sangat korosif dan berangin.

Desain Yayasan dan Strategi Konstruksi Adaptif
Permukaan gurun sebagian besar adalah lahan pasir lembut atau saline-alkali, yang memiliki persyaratan tinggi untuk kapasitas bantalan pondasi. Bentuk fondasi umum meliputi:
*Screw Pile Foundation: Konstruksi sederhana, cocok untuk tanah berpasir, dan mudah dibongkar dan dirakit nanti.
*Pile Foundation: Cocok untuk tanah gurun dengan pemadatan yang kuat, stabilitas yang baik, tetapi persyaratan tinggi untuk peralatan konstruksi.
*Semen Cast-In-Place Piles: Digunakan di daerah dengan kondisi geologis yang kompleks atau tingkat air tanah, dengan periode konstruksi yang panjang.
Dalam konstruksi tertentu, perlu untuk melakukan survei geologis yang cukup untuk mengevaluasi faktor -faktor seperti struktur strata, permukaan air tanah, tekanan beban angin, dll., Sehingga menentukan jenis fondasi yang masuk akal, dan mengadopsi metode konstruksi mekanis untuk mengurangi kesalahan manusia.

Pencegahan pasir dan desain stabilitas struktural
Dampak pasir dan debu pada modul fotovoltaik dan sistem braket terutama tercermin dalam:
* Menutupi permukaan modul, mempengaruhi efisiensi pembangkit listrik;
* Mengumpulkan dalam struktur braket, keausan dan korosi yang semakin cepat;
* Cuaca angin dan pasir kencang menyebabkan perubahan tekanan struktural.
* Untuk mengurangi efek ini, desain sistem pemasangan PV gurun perlu dipertimbangkan:
* Angkat ground clearance di bagian bawah braket untuk mengurangi akumulasi pasir dan debu;
* Optimalkan sudut kemiringan dari pengaturan modul dan gunakan tenaga angin untuk pembersihan sendiri;
* Memperkuat hubungan antara braket dan tanah untuk meningkatkan resistensi angin;
* Siapkan pagar angin dan pasir atau sabuk tanaman untuk membentuk zona penyangga untuk mengurangi erosi angin.
Analisis simulasi tegangan sistem juga merupakan bagian penting dari desain. Penting untuk menggabungkan data meteorologi historis lokal dan model angin dan pasir yang khas untuk mengevaluasi respons struktural di bawah kondisi cuaca ekstrem.

Saran Operasi dan Pemeliharaan dan Manajemen
Operasi dan pemeliharaan di lingkungan gurun adalah bagian penting untuk memastikan kinerja jangka panjang pembangkit listrik. Langkah -langkah operasi dan pemeliharaan yang disarankan meliputi:
*Secara teratur membersihkan modul fotovoltaik, yang dapat disemprot oleh drone, peralatan menyikat kering atau sistem pembersihan otomatis;
*Periksa apakah bagian koneksi braket longgar atau terkorosi;
*Untuk sistem pelacakan, perlu untuk memantau apakah aktuator terjebak di pasir;
*Memperkuat konstruksi dan pemeliharaan fasilitas kontrol angin dan pasir di sekitar area tersebut.
*Pada saat yang sama, memasang sistem pemantauan jarak jauh dapat memahami status operasi sistem secara real time dan mengurangi jumlah orang yang memasuki area suhu tinggi dan berisiko tinggi.

Tren Pengembangan Sistem Pemasangan PV Gurun
Dengan promosi besar-besaran proyek fotovoltaik gurun, arah evolusi teknis masa depan dari sistem pemasangan PV gurun terutama meliputi:
*Desain Instalasi Modular Untuk Meningkatkan Efisiensi Konstruksi;
*Peningkatan material, seperti bahan komposit ringan berkekuatan tinggi;
*Operasi dan dukungan pemeliharaan cerdas, seperti pemantauan sensor dan peringatan kesalahan AI;
*Dikombinasikan dengan restorasi ekologis untuk mencapai konstruksi energi dan perlindungan lingkungan.
Didorong oleh permintaan kebijakan dan pasar, photovoltaics gurun akan menjadi kekuatan penting dalam mempromosikan skala energi baru, dan akan menempatkan tuntutan yang lebih tinggi pada kemampuan beradaptasi dari sistem pendukung fotovoltaik.