光伏支架作为光伏电站的“骨架”,发展至今,据数据统计,2021年,全球太阳能跟踪器出货量超过51GW,同比增长12%。预计2022年至2030年期间将超过660GW,代表着有600亿美元的机遇;到2030年,年安装数量将达到70GW-90GW。如此大的安装市场,促使光伏跟踪支架的应用市场大幅提高。
作为光伏电站的“骨骼”,跟踪支架的稳定性对于电站恶劣天气应对、稳定运营至关重要。中信博作为行业领先的光伏支架企业,目前产品大风保护最大可达到22 m/s,凭借超强稳定性抗恶劣天气、实现性能优化,中信博的“稳”从何而来?
跟踪支架风洞测试很有必要
陈昌宏博士认为,风洞测试在跟踪支架设计过程中是非常有必要的。陈昌宏博士表示,有很多光伏支架厂商在项目现场经历过强风给支架带来的灾难性问题,其中,支架设计有主梁单管设计、圆管设计或方管设计,但都出现了被强风破坏的问题。因此,在支架产品设计定型前做风洞实验进行计算验证是非常有必要的。
同时,由于目前在光伏行业中有关光伏支架的设计没有严格的规范标准,因此我们需要利用风洞测试来解决我们在设计过程中面临的问题。如跟踪支架在气洞中的气动稳定性,真实的风压系数,以及低风速下涡激共振和大风速下颤振失稳等一系列复杂问题。通过测试,从而提出应对策略,为合作伙伴提供更加可靠的整体解决方案。
除此之外,我们还需要注意风洞试验对光伏支架风荷载的影响问题。目前,大多数人往往都认为跟踪支架是一个刚性结构,但实际上它是一种细长型半刚性结构,大多安装于阳光充沛的野外空旷地带,自然环境条件多变,极易受到强风的影响。
因此,陈昌宏博士建议,在进行风洞测试过程中,我们有必要去建立一个光伏行业的风洞测试信息数据库,为后续光伏行业中设计支架产品的厂商提供宝贵的基础设计参数,进而指导产品研发和产品结构设计验证,保证光伏支架设计的安全可靠稳定。
据了解,在2021年9月6日,中信博正式成立了属于公司自己的风洞实验室,该实验室的落成使中信博成为全球首家拥有风洞实验室的光伏企业。
如何实现抗风性能优化?
为了在产品研发中获取更精密的数据支撑,中信博于2021年自主建设风洞实验室,成为全球首家拥有风洞实验室的光伏企业。同时2022年成立数值风洞计算中心,在行业首次实现自主研究“复杂地形下光伏电站数值风洞CFD分析”,可以实现快速数值风洞分析。
“数值风洞CFD仿真+三维地理信息系统GIS+”应用技术,是中信博设立风工程研究院后突破的重点技术之一。
基于地理信息系统(GIS)对复杂光伏建设场地的有关地形分布数据进行分析和描述,进而得到复杂地形太阳能光伏资源的空间分布特性,提高发电效率。而且,基于GIS技术构建复杂建设环境的三维地形模型,结合数值风洞CFD仿真方法获得复杂地形(湖泊、山地、丘陵等地)条件下高分辨率的近地层风场分布。
通过数值风洞CFD研究,可以获得更具体的风压系数等数据,并对光伏等结构的气动稳定性进行评估,更加明确颤振、涡激共振和扭转发散等风致响应对光伏等结构的响应,为公司现有产品优化升级及新产品研究提供理论支撑。
目前,中信博已成功进行第五阶-AeroPlus阶段的风洞实验,在全球市场屈指可数,高阶严谨的研发实验让保障中信博产品在大风等恶劣天气下稳而不倒的同时,做到增加发电时长、提升发电收益的成效。
CFD+GIS技术助力行业降本增效
关于数值风洞CFD+GIS技术,陈昌宏博士介绍到,GIS是三维地理信息系统。在我们实际的光伏电站场景中,譬如不同位置的山峰顶、山谷底,风速会呈现出不均匀的大小,我们很难估计出风的大小。但是通过利用数值风洞CFD+GIS三维地理信息系统,将Google地图导入到数值风洞中,我们便能获取到风的大小数值。数值风洞可以将风能降到0.63,最低至0.37。
陈昌宏博士进一步指出,数值风洞CFD计算中心还能够对光伏跟踪支架的稳定,及风的大小数值响应做出全面分析,特别是该套技术能够对复杂地形和大跨度的农光互补场地大支架,做到精确的风速响应,进而保障跟踪支架在强风作用下的安全性和稳定性,从而提升光伏电站收益,助力行业降本增效。
凭借这两大技术的应用,可以为跟踪支架可靠度提升与结构优化设计提供理论依据与技术支撑。2024年将持续秉持“科技赋能,引领产业发展”的使命,创新驱动,不断增强产品技术研发,提升产品及解决方案,促进企业及行业共同发展。
面对不断增长的光伏市场,中信博将不断提升供给产品的差异化,打造差异化创新产品及解决方案,同时强化全球化供应链布局及产能保障,目前于全球拥有4大制造基地,年交付产能达30GW。2024年中信博将继续提升产品及供应保障,推动供给侧结构性改革,推动经济发展。
同时,中信博积极布局海外市场,目前产品已服务40余个国家超1500个项目,同时为保障全球供应,布局多个国家供应量,且首个海外工厂——印度工厂已投产,年产能约3GW。未来希望在这些持续的全球化计划和策略加持下,积极面对外部市场的机遇和挑战,实现中国企业的全球化竞争力提升。
原标题:光伏“骨架”如何实现抗风性能优化?首创CFD+GIS技术实现风速的精确响应