Những lo ngại về mặt kỹ thuật liên quan đến-Hệ thống lắp đặt PV có chi phí thấp: Phân tích có hệ thống từ tải trọng gió đến độ tin cậy của kết cấu

Trong thiết kế các nhà máy điện quang điện (PV), việc lựa chọn hệ thống lắp đặt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phát điện tổng thể và độ an toàn của kết cấu. Ví dụ: hệ thống theo dõi có thể tăng đáng kể hiệu suất năng lượng so với hệ thống{1} nghiêng cố định, tuy nhiên chúng đặt ra những yêu cầu khắt khe hơn về thiết kế kết cấu. Trong các ứng dụng thực tế, các giải pháp lắp đặt-dựa trên đường ray-chẳng hạn như các giải pháp sử dụng đường ray bảng năng lượng mặt trời và phần cứng lắp đặt liên quan-có nhiều dạng khác nhau; tuy nhiên, sự an toàn của chúng phụ thuộc rất nhiều vào giá trị khoa học của việc tính toán tải trọng gió và các phương pháp xác minh kết cấu.

 

 

 

Tải trọng gió là thông số quan trọng xác định kích thước kết cấu và độ ổn định trong thiết kế hệ thống lắp đặt PV. Hai phương pháp tính toán cơ bản hiện đang tồn tại trong lĩnh vực kỹ thuật: phương pháp dựa trên hệ số thực nghiệm từ tiêu chuẩn và phương pháp cải tiến dựa trên thử nghiệm trong hầm gió.

 

Các thiết kế được tiêu chuẩn hóa-chẳng hạn như những thiết kế sử dụng thanh ray bằng nhôm hoặc thanh ray giá đỡ-thường dựa vào các mô hình tải trọng gió được đơn giản hóa. Tuy nhiên, các phương pháp này thường không thể nắm bắt được hoàn toàn sự giao thoa khí động học giữa các mảng và sự phức tạp của trường gió ba{3}}chiều.

 

Ngược lại,-các thiết kế cấp hệ thống-chẳng hạn như hệ thống lắp đặt thanh ray trên mái nhà-đòi hỏi phải xem xét kỹ hơn các yếu tố như khả năng thay đổi hướng gió, hiệu ứng che chắn mô-đun và phản ứng kết cấu kết hợp.

 

Hơn nữa, trong thực tế kỹ thuật thực tế, các bộ phận cục bộ (ví dụ: đầu nối ray bằng nhôm hoặc ray ngắn để lắp trên mái) phải chịu các trạng thái ứng suất phức tạp. Nếu giá trị tải trọng gió được xác định bằng cách sử dụng các phương pháp tiếp cận quá thận trọng hoặc thuần túy theo kinh nghiệm thì sẽ có nguy cơ mất ổn định cấu trúc cục bộ.

 

 

Về thiết kế kết cấu, có sự khác biệt đáng kể giữa các tiêu chuẩn khác nhau liên quan đến việc xử lý các dạng ứng suất của bộ phận, đặc biệt liên quan đến khớp nối xoắn-có tính uốn.

 

Ví dụ: trong các hệ thống mô-đun-chẳng hạn như giá đỡ ray đa năng hoặc-bộ lắp ray mini-dầm chính và đầu nối thường phải chịu mômen uốn và xoắn đồng thời. Tuy nhiên, một số phương pháp thiết kế đơn giản hóa xử lý các thành phần này chỉ bằng một-mô hình uốn một trục, điều này có thể dẫn đến việc đánh giá thấp mức ứng suất thực tế. Hơn nữa, đối với các cấu trúc ngoài trời được thiết kế để sử dụng-dài hạn-chẳng hạn như ray dẫn hướng chống thấm nước và ray lắp mái bằng nhôm-, điều cần thiết là phải tính đến tác động của sự ăn mòn, biến động nhiệt độ và-sự biến dạng lâu dài của vật liệu đối với hiệu suất.

 

Từ góc độ hệ thống, tính hợp lý của thiết kế hệ thống ray lắp trên mái quyết định trực tiếp đến tính liên tục và ổn định của đường truyền tải trên toàn bộ mảng.

 

 

Hệ thống lắp đặt quang điện nhẹ dễ bị ảnh hưởng bởi phản ứng rung trong môi trường-có gió cao, biểu hiện dưới các dạng như rung-do xoáy gây ra, rung lắc và mất ổn định khí động học.

 

Các hệ thống-đường ray nhịp dài-chẳng hạn như những hệ thống sử dụng đầu nối hoặc cấu hình đường ray dài-mô-đun-thể hiện tính linh hoạt về cấu trúc cao hơn, khiến chúng dễ bị khuếch đại cộng hưởng hơn trong phạm vi tốc độ gió cụ thể.

 

Ngoài ra, đối với các bộ phận chịu tải-liên tục như thanh ray lắp trên mái bằng nhôm, sự phân bổ độ cứng không đồng đều tại các điểm kết nối có thể dẫn đến tích tụ mỏi cục bộ.

 

Từ quan điểm kỹ thuật, những rung động như vậy không chỉ ảnh hưởng đến tuổi thọ của cấu trúc mà còn có thể gây ra các vết nứt vi mô trong mô-đun và làm lỏng các kết nối, từ đó làm giảm độ tin cậy tổng thể của hệ thống.

 

 

 

Khi lựa chọn các bộ phận cho các dự án thực tế, giới hạn an toàn của kết cấu lắp đặt phải được đánh giá một cách có hệ thống, thay vì chỉ tập trung vào chi phí ban đầu hoặc các thông số vật liệu riêng biệt.

 

Ví dụ, trong các ứng dụng liên quan đến việc lắp đặt các thanh ray phù hợp với nhiều loại mái khác nhau, các điều kiện mái khác nhau làm thay đổi đáng kể đường truyền tải, đòi hỏi các chiến lược thiết kế khác biệt.

 

Về việc lựa chọn vật liệu,ray lắp nhômphải đáp ứng-các yêu cầu sử dụng ngoài trời lâu dài liên quan đến độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn.

 

Hơn nữa, trong thiết kế kết cấu tích hợp, các thông số hình học và phương pháp kết nối của thanh ray nhôm ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định tổng thể và khả năng cản gió của hệ thống.

 

 

 

Độ an toàn của hệ thống lắp đặt PV không được xác định bởi một yếu tố duy nhất mà là kết quả của sự kết hợp giữa tính toán tải trọng gió, phương pháp xác minh kết cấu và khả năng kiểm soát độ rung. Việc-phụ thuộc quá nhiều vào các công thức thực nghiệm hoặc mô hình đơn giản hóa có thể làm giảm chi phí ban đầu nhưng gây ra những rủi ro đáng kể về cơ cấu trong quá trình hoạt động-dài hạn. Do đó, trong thiết kế kỹ thuật, cần chú trọng nhiều hơn đến dữ liệu thử nghiệm khí động học, phân tích cấu trúc chi tiết và đánh giá độ tin cậy-toàn bộ vòng đời để đảm bảo rằng hệ thống quang điện duy trì hoạt động ổn định, an toàn và hiệu quả trong môi trường phức tạp.