تصميم وأيون هيكل تركيب وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
تصميم واختيار هيكل تركيب وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
في ضوء العلاقة المباشرة بين توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية وشدة ضوء الشمس ، والوقت ، وكذلك موضع وميل الألواح الشمسية ، في ضوء الوضع الحالي الذي لا يمكن تعديل معظم الأقواس في الزاوية والطاقة كفاءة التوليد منخفضة نسبيًا ، يمكن تصميم التصميم وفقًا لخطوط العرض المختلفة.
قوس النظام الكهروضوئية لضبط زاوية المنطقة. في هذا البحث ، يتم تحليل وشرح طريقة التوصيل والمادة واختيار النوع وتحليل الحمل لنظام قوس الوحدة الكهروضوئية بالتفصيل. في الوقت نفسه ، لا يمكن للوحدة الكهروضوئية ضبط الزاوية الأفقية وفقًا للاحتياجات فحسب ، بل تتميز أيضًا بالقوة العالية ، والتي يمكن استخدامها في سرعة الرياح العالية والمناطق الثلجية. استخدام ، لها أهمية ترويجية معينة والتطبيق المحتمل starwin هومصنعي الأرفف الشمسية في الصين.
1 المقدمة
في الوقت الحاضر ، في سياق النقص في إمدادات الطاقة العالمية والمشاكل البيئية المتزايدة الخطورة ، واجهت التنمية المستدامة للاقتصاد والمجتمع تحديات كبيرة ، وحظي تطوير واستخدام الطاقة المتجددة النظيفة والآمنة باهتمام واسع النطاق. على الرغم من وجود العديد من أنواع مصادر الطاقة البديلة المتجددة التي تم استخدامها ، فإن الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح وطاقة المد والجزر كلها صغيرة جدًا لتلبية الاحتياجات البشرية من حيث إجمالي الطاقة المتاحة. باعتبارها نوعًا من الطاقة المتجددة الغنية بالموارد ، والتي يتم توزيعها على نطاق واسع ويمكن استخدامها بشكل دائم ، فإن الطاقة الشمسية لديها إمكانات كبيرة للتطوير والاستخدام. خاصة في القرن الحادي والعشرين ، تتطور صناعة توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية بسرعة كبيرة. لن يحل توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية محل بعض مصادر الطاقة التقليدية في المستقبل القريب فحسب ، بل سيصبح أيضًا الجسم الرئيسي لإمدادات الطاقة في العالم وسيحدث تغييرات ثورية في تطوير الطاقة. وفقًا لتوقعات مركز أبحاث المفوضية الأوروبية المشتركة (JRC) ، بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين ، ستشكل الطاقة المتجددة أكثر من 80 ٪ من هيكل الطاقة ، والتي ستشكل الطاقة الشمسية منها أكثر من 60 ٪ ، بالكامل إظهار موقعها الاستراتيجي المهم.
هيكل تركيب وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية هو عنصر مهم لتثبيت الألواح الشمسية. في إطار فرضية الحصول على الحد الأقصى من كفاءة توليد الطاقة للألواح الشمسية ، فإن ضمان سلامة وموثوقية الحامل هو مسألة بحث وبحث لمصنعي الوحدات الكهروضوئية. وفقًا لاحتياجات الأشكال المختلفة لتوليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية ، يتم تقسيم أنظمة القوس عمومًا إلى أقواس شمسية أحادية العمود ، وأقواس شمسية مزدوجة الأعمدة ، وأقواس شمسية مصفوفة ، وأقواس شمسية على السطح ، وأقواس شمسية جدارية ، وأقواس سلسلة نظام التتبع وغيرها من المواصفات ونماذج. تنقسم طرق التثبيت إلى نظام التثبيت الأرضي ونظام تركيب السقف ونظام تركيب قوس متكامل موفر للطاقة.
2. تصميم شريحة الوحدة الكهروضوئية
2.1 هيكل دعم الوحدة الكهروضوئية
في الوقت الحاضر ، لا يمكن لمعظم أقواس تركيب الوحدة الشمسية الكهروضوئية التجارية ضبط الزاوية. إن استخدام طرق التتبع لتوليد الطاقة الشمسية يهدر الكثير من القوى العاملة والموارد المادية ، ونسبة المدخلات والمخرجات محدودة إلى حد معين. تصمم هذه الورقة شريحة نظام كهروضوئية يمكنها ضبط الزاوية وفقًا لخطوط العرض المختلفة. (كما هو موضح في الشكل 1) يمكن لنظام القوس ضبط الزاوية الأفقية وفقًا للاحتياجات. إنه ليس مناسبًا فقط لاستخدام محطات الطاقة الكهروضوئية الأرضية ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا على السطح المستخدم في محطات الطاقة ، يمكن ضبط زاوية التثبيت للقوس بسرعة أثناء عملية التثبيت ، وتجنب عيوب الوحدة الكهروضوئية التقليدية لا يمكن للقوس ضبط زاوية التثبيت بسرعة. في نفس الوقت، يعتمد قوس الوحدة النمطية على هيكل فولاذي عالي الكربون والسطح عبارة عن مادة مجلفنة بالغمس الساخن ، والتي تتميز بتكلفة منخفضة وقوة عالية ومقاومة قوية للتآكل من المواد المختارة ، ويمكن استخدامها في المناطق ذات البيئات القاسية نسبيًا. يشتمل هذا النظام على قوس رئيسي مثلثي 1 ؛ آلية توصيل داعمة 2 ؛ لوحة تحديد المواقع على نطاق واسع 3 ؛ ثقب تحديد المواقع 4 ؛ دبوس مقياس من نوع الغطاس 5 ؛ لوحة داعمة 6 ؛ لوحة ضغط 7 ؛ كم تحمل 8 ؛ قضيب توصيل 9 ؛ الإطار الرئيسي للنظام عبارة عن هيكل ملحوم مثلثي ، وهو بسيط في الهيكل ويمكن أن يتحمل حمولة كافية. يتم تثبيت مجموعة البطارية بآلية التوصيل الداعمة بواسطة البراغي ، ويتم ضبط الزاوية بواسطة قرص. يتم إصلاح لوحة وضع المقياس بواسطة دبوس المقياس من نوع المكبس. اللوحة الداعمة ، يتم استخدام لوحة الضغط وغطاء المحمل مع لوحة تحديد موضع المقياس. يتم استخدام قضيب التوصيل ودعامة القدم لزيادة قوة شريحة الوحدة الكهروضوئية.
2.2. طريقة توصيل قوس الوحدة الكهروضوئية
عند التثبيت نظام تركيب الوحدة الكهروضوئية، يتم تثبيت القاعدة بواسطة براغي مدمجة ، كما هو موضح في الشكل 2. يتم وضع دعامة القدم في الجزء السفلي من الحامل في القاعدة وتوصيلها بالقاعدة بواسطة براغي ، ثم يتم تثبيت وحدات البطارية. ترتبط الوحدات الكهروضوئية بآلية الدعم 2 بواسطة البراغي. يتم ضبط الزاوية المطلوبة بواسطة لوحة تحديد موضع المقياس 3 ودبوس تحديد المواقع 5 ، ويتم الانتهاء من التثبيت. مجموعة واحدة. عندما يتم توصيل الطاقة الشمسية المصفوفة ، يتم تثبيت مجموعتي أقواس الوحدة المتجاورة بواسطة لوح التثبيت 11 لتعزيز قوتها
2.3 اختيار المواد لقوس الوحدة الكهروضوئية
في الوقت الحالي ، تنقسم أنظمة الدعامات الكهروضوئية المستخدمة بشكل شائع في بلدي إلى ثلاثة أنواع: الدعامات الخرسانية والدعامات الفولاذية والدعامات المصنوعة من سبائك الألومنيوم. تستخدم الدعامات الخرسانية بشكل أساسي في محطات الطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق. بسبب وزنهم الذاتي ، لا يمكن وضعهم إلا في الميدان وفي المناطق ذات الأسس الجيدة. ومع ذلك ، فهي تتمتع باستقرار عالٍ ويمكنها دعم الألواح الشمسية على نطاق واسع. تستخدم أقواس سبائك الألومنيوم بشكل عام في تطبيقات الطاقة الشمسية على سطح المباني المدنية. تتميز سبائك الألومنيوم بخصائص مقاومة التآكل والوزن الخفيف والمظهر الجميل والمتانة ، ولكن لا يمكن تطبيق قدرتها المنخفضة على التحمل في مشاريع محطات الطاقة الشمسية.
تتميز الدعامة الفولاذية المصممة في هذه الورقة بأداء مستقر ، وتكنولوجيا تصنيع ناضجة ، وقدرة عالية على تحمل الأحمال ، وتركيب سهل ، وأداء ممتاز مضاد للتآكل ، ومظهر جميل وتصميم اتصال فريد ، وتركيب مريح وسريع ، وأدوات تركيب بسيطة وعالمية ، باستخدام الهيكلية المواد المضادة للتآكل الصلب والفولاذ المقاوم للصدأ صفر مكونات ، عمر الخدمة أكثر من 20 عاما.
2.4 تحليل حمل دعم الوحدة الكهروضوئية
تتضمن قوة القوس بشكل أساسي حساب الحمل الثابت (وزن المكون وغيره) وحمل الرياح وحمل الثلج. يشير حمل الرياح إلى ضغط الرياح الذي يهب من مقدمة القوس (في اتجاه الريح) وضغط الرياح الذي يهب من الجزء الخلفي للقوس (عكس اتجاه الريح). قوة الانحناء ومقدار الانحناء للمادة ، والتواء (الانضغاط) وقوة الشد لذراع الدعم والتغييرات الهيكلية الناتجة عن اهتزاز الأرض والسقف الطبيعي والاستقرار.
2.4.1 تحليل قوة حمل الثلج
يظهر حمل الثلج في الصيغة 2-1:
S = Cs * P * Zs * As (2-1)
حيث S هي حمل الثلج ، و C هي معامل الانحدار ، و P هي متوسط كتلة وحدة الثلج (ما يعادل كتلة 1 سم من الثلج وكتلة 1 متر مربع في المنطقة). بشكل عام ، تبلغ مساحتها 19.6 شمالاً أو أكثر ، وتبلغ مساحة المنطقة الثلجية 29.4 شمالاً أو أكثر. Zs هي أعمق غطاء ثلجي عمودي (سم) على الأرض ، وكذلك منطقة الثلج. تم ضبط حجم الثلج المصمم لمجموعة الخلايا الشمسية على أعمق حجم ثلج رأسي (Zs) على الأرض. ومع ذلك ، إذا تم تقليل حجم الثلج بسبب التجريف المتكرر للثلج ، فيمكن تقليل قيمة Z وفقًا للحالة.
2.4.2 تحليل قوة حمل سرعة الرياح
يتم فحص شريحة الوحدة الكهروضوئية المصممة في هذه الورقة لمعرفة ما إذا كانت القوة والانحراف يلبيان المتطلبات في ظل سرعة الرياح للرياح العاشرة (27 م / ث).
2.4.2.1 فحص الضغط الطبيعي
متي شعاع دعم الوحدة الكهروضوئية ينحني في اتجاه واحد ، يكون الضغط الطبيعي كما هو موضح في الصيغة 2-2:
(2-2)
حيث Mx هي لحظة الانحناء لنفس حزمة المقطع في مستوى الصلابة القصوى (المحور السيني) ؛ Wnx هو معامل المقطع الصافي (معامل قسم الانحناء) للمحور السيني ؛ إنها قيمة التصميم لقوة الفولاذ. وفقًا للصيغة 2-2 ، يكون الضغط الطبيعي كما هو موضح في الصيغة 2-3:
بعد التحقق من دليل الأجهزة ، تكون قيمة التصميم [f] ، σmax <[f] ، لذا فهي تلبي متطلبات القوة.
2.4.2.2 افحص الانحراف
يظهر أقصى انحراف لمدى الحزمة في الصيغة 2-4:
حيث l0 هو المدى المحسوب للشعاع ؛ S هي الحزمة المدعومة ببساطة والتي ترتبط بشكل الحمل والظروف الداعمة وتعمل على الأحمال الموزعة بشكل موحد. ق = 5/384 ؛ E هو معامل المرونة ؛ M هي لحظة الانحناء القصوى في منتصف المدى ؛ EI هو صلابة الانحناء للقسم. الحساب الطولي هو نفسه كما هو مذكور أعلاه.
2.4.2.3 مقاومة الشد والضغط لذراع الدعم الخلفي
2.4.2.3.1 الرياح المعاكسة
يعمل حمل ضغط الرياح W كحمل شد على ذراع الدعم ويصبح حمولة نفخ تصاعدية (قوة الرفع). يظهر إجهاد الشد في الصيغة 2-5:
في الصيغة ، P هو توتر الشد ؛ A هي منطقة المقطع العرضي للذراع الداعم. تحقق من القيمة التصميمية لمقاومة الشد لفولاذ Q235 [f] ، <[f] ، لذلك لا توجد مشكلة.
2.4.2.3.2 مناسبات الريح
عندما يتم ضغط قوس المكون بطول أطول من عرض المقطع العرضي ، يكون احتمال فشل الانحناء أعلى من فشل الضغط. وهذا ما يسمى التواء العمود ، ويسمى الحمل في هذا الوقت حمل الانبعاج. يظهر حمل الانبعاج (صيغة Eulerian) في الصيغة 2-6:
أين هو الحمل الانبساطي ؛ هي لحظة القصور الذاتي للقسم المحوري ؛ هو المعامل الذي تحدده ظروف الدعم عند كلا الطرفين ، وهو 1 عندما تكون المفصلات في كلا الطرفين مفصلية ؛ هو معامل المرونة الطولي للمادة ؛ L هو الطول المحوري. عملية حساب قوة الشد والضغط للدعم الأمامي هي نفس عملية حساب الدعم الخلفي.
3. آفاق التطبيق
يعتبر وضع الطاقة الدولي الحالي قاسيًا نسبيًا ، وتسعى الدول جاهدة لإيجاد مصادر طاقة جديدة يمكن أن تحل محل الطاقة الأحفورية التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن سلامة توليد الطاقة النووية أمر مشكوك فيه. تتأثر الرياح والطاقة المائية بشكل كبير بالمناطق والمواسم. ومع ذلك ، فإن الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة نظيف لا ينضب ولا ينضب يجذب الانتباه والاستخدامات. مع الترويج والتطبيق الواسع النطاق للأنظمة الكهروضوئية الأرضية وأسطح المنازل على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ، أصبح توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية أحد المصادر التي لا غنى عنها لتوليد الطاقة في إمدادات الطاقة. في الوقت نفسه ، من أجل ضمان التشغيل الموثوق والآمن والمستقر لأنظمة الوحدات الكهروضوئية ، يجب أن تكون المكونات المختلفة للوحدة الشمسية لديها مقاومة جيدة للرياح ، مقاومة ضغط الثلج ، ومقاومة التآكل. تركيب قوس الوحدة الكهروضوئية الشمسية المصمم في هذه الورقة لا يلبي فقط أداء مقاومة الرياح ، ومقاومة ضغط الثلج ، ومقاومة التآكل ، ولكن يمكن أن يكون مناسبًا تمامًا للطاقة الشمسية ذات المصفوفة الأرضية وأنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح. تتمتع شريحة الوحدة الكهروضوئية الشمسية بإمكانية تطبيق جيدة في تطبيقات توليد الطاقة الكهروضوئية المستقبلية.
استنادًا إلى أوجه القصور في أقواس الوحدات الشمسية الكهروضوئية التقليدية جنبًا إلى جنب مع خصائص توليد الطاقة الشمسية ، تصمم هذه الورقة نوعًا جديدًا من قوس الوحدة الكهروضوئية الشمسية. يسمح هيكل التصميم الفريد للوحدة الكهروضوئية بتعديل الوحدة بزاوية وفقًا للمناطق المختلفة ، وذلك للاستفادة الكاملة من موارد الطاقة الشمسية المحلية وتحقيق أقصى قدر من كفاءة توليد الطاقة للوحدة الشمسية. في الوقت نفسه ، فإن التحليل التفصيلي والممارسة لطريقة توصيل الوحدة الكهروضوئية واختيار المواد وتحليل قوة حمل الدعم تجعلها تتمتع بخصائص فيزيائية جيدة مثل مقاومة الزلازل ومقاومة الرياح ومقاومة ضغط الثلج ومقاومة التآكل ، بحيث تكون الوحدات الكهروضوئية يمكن استخدامها في منطقة جغرافية أوسع.
