文献综述
1.课题研究的现状及发展趋势:
随着世界能源资源发展局势日趋紧张,光伏电站的工程建设项目在社会工程建设领域得到了一定的重视。光伏电站具有环保性、灵活性等特点,可有效提高光电转化率,同时节省功率消耗[1-2-9]。因此光伏发电系统越来越受到各国的关注,然而目前光伏发电效率低,成本高的特点制约了它的发展。因此,提高光伏发电的效率,降低成本成了各国研究的热点。
光伏跟踪系统因其能适用于多种复杂地形和有效提高发电量等优势[3-6-7],在国外得到广泛应用,目前也越来越受到国内光伏电站项目的青睐。光伏跟踪系统是用来辅助光伏组件精确跟踪太阳,提高太阳能利用率的辅助装置。其中跟踪支架可分为两大类,单轴跟踪系统和双轴跟踪系统[11,12]。
而单轴跟踪系统中有包含平单轴跟踪系统和斜单轴跟踪系统,其中平单轴跟踪系统大约能提高10%~20%的发电量,斜单轴跟踪系统大约能提高20%~25%的发电量,双单轴跟踪系统大约能提高40%的发电量,但斜单轴跟踪系统和双单轴跟踪系统的风险较高,平单轴跟踪系统的可靠性较高,风险较低。
1.1平单轴光伏跟踪系统的支架结构现状及趋势
传统的对于平单轴光伏跟踪支架的优化研究主要是与其他各种机构相配合,进而更加有效的追踪太阳。例如与锥齿轮相配合,加上定日镜等辅助装置进行追踪工作[23];除此之外还有其他方式譬如与锁紧箱和蜗杆组合,组成一种可拆卸的可调节斜角的支架,这种机构稳定可靠,使用寿命长,可以达到较好的自锁效果[23]。但就支架本身而言目前没有明显的针对性的研究报告或者专利声明,虽然这是一个微小的构件,对光伏发电系统的影响并不明显但它对追踪系统有着不可小视的影响。
目前通过国内各机构、集团和团队运用Solid Works三维建模和SAP2000。将三维光伏跟踪机构模型在SAP2000中进行应力学分析,并对跟踪机构的关键点作参数化处理,进行动态模拟,分析在已知参数情况下的布置形式以及跟踪系统的工作风速,分析跟踪装置在风影响下所受到的风载荷。并根据得到的支架受力情况进一步分析跟踪装置机械结构的转角位移关系。并以此作为跟踪装置是否满足工作性能的主要指标[21],反复计算出最优结构[14]。大幅减少了钢材的使用量和系统重量,同时大幅降低了成本与此同时,改变此前跟踪系统通过立柱承重的点受力模式,设计成分散多点支撑的平台受力模式,不仅降低了对地基的要求,稳定性还大大增加,且更好地实现了系统的同心度、同轴度和平整度目标[15,16]。
1.2 平单轴支架的加工现状及发展趋势
随着太阳能光伏发电已成为我国重点发展的新兴能源行业,国内对光伏支架的加工已颇具规模,生产的产品已经大批量的应用于各种太阳能发电项目中。但同时在其中也出现了些许问题,主要有构件外形尺寸超差,构件防腐处理质量问题,包装运输过程中造成的质量问题等。针对这些问题,目前国内机构也提出一些针对性的措施来减小降低问题发生的概率。例如产品投产前,必须依据产品的特性和产品制造的工艺流程,设立与其相适应的质量控制点,一般分为工序控制点和重点工序控制点。一般控制点进行首检和抽检30%,重点控制点进行全检。从材料采购进厂至产品制造完工验收出厂的全过程,必须严格按所编制的工艺过程卡执行,每个工序之间的检验按工艺规定的检测要求执行,并由专职检验人员实施检验,只有在所要求的检测、试验完成和必要的报告形成后,才可使上道工序产品转入下道工序。在制作过程中要随时进行检测,保证其质量处于受控状态。制定科学合理的工艺、工装于构件外形尺寸超差针对支架结构特点和施工图纸及规范要求制订出相应的制造工艺和工装模具,明确施工工序、工艺方法、加工手段和设备,且针对重点环节的制造方法、薄弱部位的控制措施作出明确、可靠的规定,保证制造技术方案的切实可行[20]。
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