سیستم نصب PV کویر

استقرار انرژی در محیط های شدید: تحقیقات برنامه کاربردی سیستم نصب PV کویر

زمینه توسعه فتوولتائیک در مناطق بیابانی
ساختار انرژی جهانی در حال تسریع در تحول آن است. مناطق بیابانی به دلیل شدت آفتاب زیاد و منابع غنی از زمین ، به مناطق مهمی برای استقرار نیروگاه های فتوولتائیک تبدیل شده اند. به خصوص در شمال غربی چین ، شمال آفریقا ، خاورمیانه و بخش هایی از آمریکا ، میانگین سالانه منابع نور بسیار بیشتر از سایر مناطق است و پایه خوبی برای توسعه انرژی خورشیدی فراهم می کند. سیستم نصب PV کویر یک ساختار پشتیبانی ویژه است که برای سازگاری با شرایط آب و هوایی شدید و شکل های زمین پیچیده تحت این پس زمینه طراحی شده است.

ویژگی های محیط بیابانی و چالش های نصب فتوولتائیک
محیط طبیعی در مناطق بیابانی با سیستم های زمینی معمولی کاملاً متفاوت است ، که نیازهای بالاتری را در طراحی و مواد سیستم های نصب ایجاد می کند:
* اختلاف درجه حرارت بالا: اختلاف دما بین روز و شب زیاد است ، که آزمایش را بر روی انبساط حرارتی و انقباض ساختار قرار می دهد.
* باد و ماسه قوی: باد و ماسه مکرر ، اندازه ذرات درشت و سایش شدید روی سطح اجزای.
* آب و هوای خشک: بارش کمیاب ، فرکانس نگهداری کم از نیروگاه ها و سیستم نصب باید توانایی خود تمیز کردن بالایی داشته باشد.
* بنیاد خاک نرم: ثبات سطح ضعیف ، طراحی بنیاد باید به خصوص تقویت شود.
* اجزای باد و شن و ماسه خورنده: برخی از مناطق بیابانی حاوی اجزای شور و قلیایی در باد و ماسه هستند که ممکن است خوردگی فلز را تشدید کند.
سیستم نصب PV بیابانی نه تنها باید عملکرد اصلی تحمل را برآورده کند ، بلکه ویژگی های مقاومت در برابر باد و شن و ماسه ، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری حرارتی قوی را نیز دارد.

نوع ساختاری و اصول طراحی
با توجه به مقیاس پروژه ، چیدمان مؤلفه و شرایط زمین ، سیستم براکت کویر عمدتاً به دسته های زیر تقسیم می شود:
1. براکت شیب ثابت
این نوع سیستم یک روش نصب زاویه ثابت را با یک ساختار ساده ، نصب مناسب و ترویج آسان در مقیاس بزرگ اتخاذ می کند. زاویه شیب با توجه به عرض جغرافیایی و توزیع نور محلی تعیین می شود و به طور کلی بین 20 تا 35 درجه تنظیم شده است.
*ساختار: از فولاد گالوانیزه گرم یا آلیاژ آلومینیوم گرم استفاده می شود و ساختار قاب پایدار است.
*مزایا: الزامات نگهداری کم ، سازگار با محیط های گرد و غبار.
*محدودیت ها: راندمان تولید برق در طول سال ممکن است با تنظیم شیب ثابت محدود شود.
2. براکت زاویه قابل تنظیم
زاویه شیب به صورت مکانیکی یا دستی تنظیم می شود ، برای مناطقی که تفاوتهای آشکار آفتاب فصلی دارند مناسب است. ساختار تنظیم زاویه برای جلوگیری از تداخل باد و شن و ماسه باید مکانیسم قفل پایدار داشته باشد.
*سناریوهای قابل اجرا: نیروگاههای زمینی متوسط ​​و بزرگ ؛
*ویژگی ها: بازده تولید برق را در زاویه های آفتاب کم در زمستان بهبود بخشید.
*چالش ها: اطمینان حاصل کنید که دستگاه تنظیم زاویه به طور مداوم در زیر پوشش باد و شن قابل اعتماد است.
3. براکت ردیابی (محور تک/محور دوگانه)
حالت تولید برق با راندمان بالا ، قطعات با مسیر خورشید حرکت می کنند. کویر دارای آفتاب قوی و زمان آفتاب طولانی است که یک مکان کاربردی ایده آل برای سیستم های ردیابی است. با این حال ، ساختار آن پیچیده است و به عملکرد و نگهداری بالا نیاز دارد.
*نکات کلیدی: سیستم حرکتی سطح بالا ، طراحی ستون پشتیبانی پایدار.
*خطر: در هوای شدید ماسه سنگی ، قسمتهای متحرک ممکن است بیشتر یا مربا بپوشند.
*اقدامات متقابل: کاورهای محافظ را اضافه کرده و از مواد آب بندی روغن کاری استفاده کنید.

انتخاب مواد و روند محافظت
در خوردگی زیاد و محیط باد و شن و ماسه زیاد بیابان ، عملکرد مواد به طور مستقیم با ثبات و زندگی سیستم مرتبط است:
*نوع فولاد: از فولاد Galvanized Galvanized Q235B یا Q355B به طور مکرر استفاده می شود ، و ضخامت گالوانیزه سطح معمولاً نیاز به رسیدن به 80 μ یا بیشتر دارد.
*مواد آلیاژ آلومینیوم: آلومینیوم 6063-T5/6005-T5 به طور گسترده ای در ساختارهای ضد خوردگی مورد استفاده قرار می گیرد ، اما طراحی مقطع باید در مناطق با باد بالا تقویت شود.
*پیچ ها و اتصال دهنده ها: برای پیشگیری از زنگ زدگی از فولاد ضد زنگ 304 یا داکرومت استفاده کنید.
*تصفیه سطح: آنودایزاسیون ، پوشش الکتروفورز ، پوشش پودر و سایر روشها برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی.
فرآیند لایه محافظ باید مقاومت در برابر سایش را تحت تماس طولانی مدت با باد و ماسه در نظر بگیرد تا از قرار گرفتن در معرض ساختاری به دلیل لایه برداری سطح جلوگیری شود.

نوع بنیاد و طراحی سازگاری بنیاد
ساختار سطح کویر متنوع است ، برخی از آنها تپه های ماسه ای و برخی از بیابان های نیمه سخت هستند. سیستم بنیاد پشتیبانی باید با انعطاف پذیر مطابقت داشته باشد:
1. پایه شمع پیچ
معمولاً در مناطقی با ظرفیت تحمل خاک ضعیف ، ساخت و ساز سریع ، آسیب های کوچک ، از بین بردن آسان و استفاده مجدد استفاده می شود.
* سازگاری قوی ، می تواند به لایه های نرم خاک نفوذ کند.
* می توان با تجهیزات حفاری زمین شناسی از قبل دفن شد.
* باید یکپارچگی پوشش ضد زنگ در نظر گرفته شود.
2. بنیاد شمع
در بعضی از مناطق می توان از شمع های فولادی یا شمع های بتونی پیش ساخته استفاده کرد که دارای ظرفیت تحمل بالایی هستند و برای پروژه هایی با بارهای بزرگ باد مناسب هستند.
* تجهیزات سنگین برای ساخت و ساز مورد نیاز است و میزان کار زیاد است.
* آزمایش های نفوذ استاتیک باید از قبل انجام شود که اختلافات زمین شناسی بزرگی وجود داشته باشد.
* طرح باید بر اساس توزیع اقشار و تجزیه و تحلیل استرس ، عمق شمع را تعیین کند.
3 بنیاد سیمان
بیشتر در پروژه های نیروگاه تحت شرایط سخت شدن زمین استفاده می شود ، به خصوص در مناطقی که طرح ریزی مجاز نیست.
* ثبات بالا ، هزینه کمی بالاتر از سایر اشکال.
* دوره ساخت و ساز طولانی ، الزامات ساختمانی بالا ؛
* توانایی ضعیف برای مقابله با حل و فصل بنیاد.

مقاومت در برابر باد ساختاری و استراتژی های کنترل گرد و غبار
در مناطق بیابانی با طوفان های مکرر باد و ماسه ای ، مقاومت در برابر باد ساختاری و طراحی پیشگیری از گرد و غبار را نمی توان نادیده گرفت:
* طراحی بار باد: باید بر اساس داده های سرعت باد شدید محلی فرموله شود و معمولاً با توجه به سرعت باد یک بار در 50 سال طراحی می شود.
* طراحی تهویه پشتی ماژول: با ترک شکاف در ساختار پشتیبانی ، مقاومت باد را بهینه کنید.
* مدیریت محافظ گرد و غبار: تمیز کردن ماژول منظم ، استفاده از شیشه ماژول مقاوم در برابر گرد و غبار.
* حفاظت از شیب و تراکم سطح: از قرار گرفتن در معرض و فرسایش بنیاد در اثر باد یا شستشو جلوگیری کنید.

مسیر بهینه سازی ساختاری برای سیستم نصب PV کویر سازگار با محیط های شدید

خاصیت ساخت فتوولتائیک در مناطق بیابانی
مناطق بیابانی دارای زمین استفاده نشده و منابع آفتابی زیاد هستند که برای تولید انرژی فتوولتائیک در مقیاس بزرگ مناسب هستند. با این حال ، شرایط ویژه جغرافیایی و آب و هوایی نیز مشکلات ساختمانی را به همراه دارد. به عنوان مثال ، دمای بالا ، باد و ماسه مکرر ، اختلاف دمای زیاد بین روز و شب ، ظرفیت تحمل سطح ضعیف و سایر مشکلات ، ثبات ساختاری و کارآیی عملکرد طولانی مدت از نیروگاه های فتوولتائیک را به چالش می کشد. بنابراین ، طراحی سیستم نصب PV کویر برای سازگاری با محیط سخت ، باید در ساختار ، مواد و روشهای ساخت و ساز بهینه شود.

انواع ساختاری سیستم نصب PV بیابانی
سیستم های پشتیبانی فتوولتائیک متداول در محیط های بیابانی عبارتند از:
* پشتیبانی شیب ثابت: پایداری ساختاری خوب ، نصب آسان ، که به طور گسترده در مناطقی با باد و ماسه سنگین استفاده می شود.
* پشتیبانی از زاویه قابل تنظیم: می تواند زاویه را مطابق با فصل تنظیم کند تا راندمان تولید برق بهبود یابد ، اما ساختار پیچیده تر است و نیازهای نگهداری بالایی دارد.
* پشتیبانی از ردیابی (تک محور یا محور دوگانه): می تواند به طور خودکار مسیر خورشید را برای افزایش تولید برق دنبال کند و در برخی از پروژه های بیابانی به صورت آزمایشی مورد استفاده قرار می گیرد ، اما نیازهای بالاتری برای پایداری ساختار پشتیبانی و سیستم کنترل شن دارد.
انتخاب انواع مختلف سیستم های پشتیبانی در محیط های بیابانی باید به طور جامع در ترکیب با عواملی مانند قیمت برق پروژه ، هزینه زمین ، راحتی ساخت و ساز و ظرفیت نگهداری ارزیابی شود.

انتخاب مواد و درمان ضد خوردگی
مناطق بیابانی در تمام طول سال خشک و باد است و مواد با فرسایش باد مداوم و تابش ماوراء بنفش روبرو هستند. روشهای انتخاب و روشهای درمانی متداول شامل موارد زیر است:
*فولاد گالوانیزه گرم: مقاومت در برابر خوردگی قوی دارد و انتخاب اصلی فعلی است.
*براکت آلیاژ آلومینیوم: وزن سبک ، مقاومت در برابر خوردگی خوب ، مناسب برای پروژه هایی با نیاز کم بار.
*اتصالات مؤلفه استیل ضد زنگ: برای اتصال قطعات برای جلوگیری از شل شدن و خوردگی در حین کار طولانی مدت استفاده می شود.
*پاشش سطح یا درمان آنودایزر: بیشتر مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش سطح مواد را تقویت کرده و عمر سیستم را افزایش می دهد.
تطبیق خوب مواد و فرآیندها می تواند به طور موثری توانایی عملکرد پایدار سیستم نصب PV کویر را در یک محیط بسیار خورنده و بادگیر بهبود بخشد.

طراحی بنیاد و استراتژی ساخت و ساز تطبیقی
سطح کویر عمدتاً ماسه ای نرم و یا شور-الحالایی است که نیازهای زیادی برای ظرفیت تحمل پایه دارد. فرم های بنیاد متداول شامل موارد زیر است:
*بنیاد شمع پیچ: ساخت و ساز ساده ، مناسب برای خاک شنی ، و جدا کردن و مونتاژ بعداً آسان است.
*بنیاد شمع: مناسب برای خاک بیابان با تراکم قوی ، پایداری خوب ، اما نیازهای زیاد برای تجهیزات ساختمانی.
*شمع های چدن در محل: در مناطقی که دارای شرایط زمین شناسی پیچیده یا سطح آب زیرزمینی هستند ، با یک دوره ساخت و ساز طولانی استفاده می شود.
در ساخت و سازهای خاص ، انجام بررسی های زمین شناسی کافی برای ارزیابی عواملی از قبیل ساختار قشر ، سطح آب زیرزمینی ، فشار بار باد و غیره لازم است ، به منظور تعیین نوع پایه معقول و اتخاذ روشهای ساخت و ساز مکانیزه برای کاهش خطاهای انسانی.

پیشگیری از ماسه و طراحی پایداری ساختاری
تأثیر شن و ماسه و گرد و غبار بر ماژول های فتوولتائیک و سیستم های براکت عمدتاً در موارد زیر منعکس شده است:
* پوشش سطح ماژول ، بر راندمان تولید برق تأثیر می گذارد.
* تجمع در ساختار براکت ، تسریع در سایش و خوردگی.
* هوای زیاد باد و شن و ماسه باعث تغییر استرس ساختاری می شود.
* برای کاهش این اثرات ، طراحی سیستم نصب PV کویر باید در نظر بگیرد:
* ترخیص زمین را در پایین براکت بالا ببرید تا ماسه و گرد و غبار کاهش یابد.
* زاویه تمایل آرایش ماژول را بهینه کنید و از باد برای تمیز کردن خود استفاده کنید.
* اتصال بین براکت و زمین را برای بهبود مقاومت باد تقویت کنید.
* نرده های باد و شن و ماسه یا کمربندهای گیاهی را برای تشکیل یک منطقه بافر برای کاهش فرسایش باد تنظیم کنید.
تجزیه و تحلیل شبیه سازی استرس سیستم نیز بخش مهمی از طراحی است. ترکیب داده های هواشناسی تاریخی محلی و مدل های معمولی باد و شن و ماسه برای ارزیابی پاسخ ساختاری در شرایط آب و هوایی شدید ضروری است.

پیشنهادات عملکرد و نگهداری و مدیریت
بهره برداری و نگهداری در محیط های بیابانی بخش مهمی از اطمینان از عملکرد بلند مدت نیروگاه ها است. اقدامات عملکرد و نگهداری توصیه شده شامل موارد زیر است:
*ماژول های فتوولتائیک را بطور منظم تمیز کنید ، که می توانند توسط هواپیماهای بدون سرنشین ، تجهیزات مسواک زدن خشک یا سیستم های تمیز کردن خودکار اسپری شوند.
*بررسی کنید که آیا قسمت های اتصال براکت سست یا فاسد شده است.
*برای سیستم ردیابی ، لازم است که آیا محرک ها در ماسه گیر کرده اند.
*ساخت و نگهداری امکانات کنترل باد و شن و ماسه در اطراف منطقه را تقویت کنید.
*در عین حال ، نصب یک سیستم نظارت از راه دور می تواند وضعیت عملکرد سیستم را در زمان واقعی درک کرده و تعداد افرادی را که وارد مناطق با درجه حرارت بالا و پرخطر می شوند ، کاهش دهد.

روند توسعه سیستم نصب PV کویر
با ارتقاء در مقیاس بزرگ پروژه های فتوولتائیک بیابانی ، جهت تکامل فنی آینده سیستم نصب PV کویر عمدتاً شامل موارد زیر است:
*طراحی نصب مدولار برای بهبود راندمان ساخت و ساز ؛
*به روزرسانی مواد ، مانند مواد کامپوزیت سبک با استحکام بالا.
*پشتیبانی از عملکرد و نگهداری هوشمند ، مانند نظارت بر سنسور و هشدار گسل هوش مصنوعی.
*همراه با ترمیم زیست محیطی برای دستیابی به انرژی و ساخت و سازهای حفاظت از محیط زیست.
با استفاده از سیاست و تقاضای بازار ، فتوولتائیک صحرا به یک نیروی مهم در ارتقاء مقیاس انرژی جدید تبدیل می شود و تقاضاهای بالاتری را بر سازگاری سیستم های پشتیبانی فتوولتائیک قرار می دهد. $