户外实证 | 平单轴跟踪支架实证背后鲜为人知的“秘密”

科技   2022-08-26 15:30  
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平单轴跟踪支架,通常指南北方向为水平状态,阵列平面以转动轴随着太阳的位置而东西转动的跟踪支架。相比较固定支架,这种光伏阵列充分利用了早晚直射阳光,使得光伏阵列全天的输出功率曲线形成了一个近似矩形,发电功率较长时间内保持稳定,是电站功率控制比较理想的一种形态。

平单轴阵列相对固定角度阵列所接收到的太阳辐照量增益与太阳高度角密切相关,如图1、2所示,CPVT银川户外实证基地(北纬38°34'55”)长期的监控数据显示:



由表1可知,在北纬38°地区,平单轴阵列相对固定角度阵列的发电量增益,冬至最低,夏至最高。秋分和春分前后是相对增益正负变化的分界点。
由于平单轴支架结构相对固定支架较为复杂,电站实际应用时不仅仅要考虑支架形式带来的发电收益,还要考虑支架的性能、可靠性带来的维护成本。根据CPVT银川户外实证基地长期实证验证,一款合格的平单轴支架,至少应具备以下几点:

1、稳定的控制系统,设计合理的保护机制

从图3的角度轨迹监控可以看到,被测支架转动范围为-45°~45°(水平状态为0°,向东为负值,向西为正值),每日在18点后自动向东转动,保持偏东11°倾角保护状态直至第二天早晨6点,随后转动至-45°等待跟踪太阳高度角,支架运行稳定。
2、精准的角度跟踪

图4中橙色曲线为太阳高度角在平单轴垂面上的理论值,范围限定在-90°~90°。可以看出被测平单轴转动角度轨迹与理论值重合。放大局部曲线可以看到,角度控制偏差在2°以内,较高的跟踪精度实现了明显的辐照量增益。


3、不同风速条件下的抗共振可靠性

通常平单轴支架的损坏多是由于瞬时风力较大的极端天气造成,实际上,在长期的户外运行过程中,由于跟踪支架转动存在一定旷量,如果没有阻尼设计或结构强度不足,即使风力不大或在保护位置时,一定条件下也会造成阵列间隙间摆动,并逐步由微小幅度的摆动,形成接近共振频率的振动,最终在大风天气下加大了机械应力,造成支架传动结构的故障或损坏。

因此,除了对平单轴支架的最大抗风能力进行测试,跟踪支架还需对不同风力条件下支架摆动状态进行监控评估,这对跟踪支架的运行可靠性极为重要。图6展示了跟踪支架系统在不同风速条件下的摆动幅度情况,实时的数据监控对跟踪支架的实证过程提供了全方位的数据支撑。



CPVT银川户外实证基地自主开发的户外实证测试系统,可为不同的光伏产品量身定制实证测试技术方案,配备定期计量校准的高精度户外测量采集设备,强大的硬件系统提供了精准的户外数据支持,专业运维团队提供技术保障。

CPVT银川户外实证基地以“争第一、创唯一”为目标,继续为全行业提供高采信度、真实客观的光伏产品检测分析数据服务,为光伏行业提供全方位、立体化、特色化的专业检测能力。


关于国家光伏质检中心(CPVT)

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