نظام تركيب كهروضوئي مرن

مقدمة

ومع النمو السريع لصناعة الطاقة الجديدة في السنوات الأخيرة، أصبحت موارد الأراضي اللازمة للمنشآت الكهروضوئية نادرة بشكل متزايد. لتحقيق أقصى قدر من الاستخدام الفعال للأنظمة الكهروضوئية عبر سيناريوهات التطبيق المختلفة، ظهر نظام التركيب الكهروضوئي المرن كحل مبتكر.

مبدأ العمل

يكمن المبدأ الأساسي للدعامات المرنة الكهروضوئية في بناء "نظام توازن التوتر"، وتحقيق دعم مستقر من خلال شد الإجهاد المسبق وهيكل شبكة الكابلات المكانية. ويمكن تلخيص عملية عمله في ثلاث نقاط:

• تثبيت الأساس: يتم تثبيت الركائز الخرسانية أو أعمدة الهيكل الفولاذي على طرفي منطقة البناء كنقاط نهاية ثابتة لنظام الشد. في بعض السيناريوهات المعقدة، تتم إضافة قضبان التثبيت وكابلات التثبيت لتعزيز تأثير التثبيت.

• بناء الشد:-يتم شد الخيوط الفولاذية عالية القوة وغيرها من المواد المرنة وتثبيتها بين نقاط النهاية. يتم تطبيق الإجهاد المسبق من خلال عملية شد متدرجة لتشكيل هيكل محمل حمل ثابت-، مع التحكم بدقة في انحراف التوتر ضمن أقل من أو يساوي 5%.

• تركيب الوحدة: يتم تثبيت الوحدات الكهروضوئية على الكابلات الحاملة للحمل من خلال مشابك خاصة لتكوين مصفوفة متكاملة. يمكن أن يتشوه هيكل شبكة الكابل قليلاً مع التغيرات البيئية (مثل تمدد درجة الحرارة والانكماش وتأثير الرياح)، وتشتيت الضغط مع الحفاظ على الوضع المستقر للوحدات لتجنب الأضرار الهيكلية.

يكسر هذا التصميم قيود التحمل-للدعامات الصلبة، مما يحقق تأثير "المرونة مع الصلابة". يمكنه امتصاص طاقة الحمل الخارجي من خلال التشوه المرن والحفاظ على الاستقرار العام من خلال قفل الإجهاد المسبق، مما يؤدي إلى مقاومة أفضل للمخاطر في البيئات القاسية.

العناصر التقنية الرئيسية

1. اختيار المواد الأساسية

المواد هي أساس أداء الدعم المرن، مما يتطلب توازن القوة ومقاومة الطقس وخصائص الوزن الخفيف. تعتمد الكابلات الحاملة للحمل-في الغالب خيوط فولاذية مجلفنة بدرجة 1860 ميجا باسكال أو خيوط فولاذية إيبوكسي مملوءة-الأول يوفر التحكم في التكلفة، بينما يوفر الأخير مقاومة ممتازة للتآكل في البيئات ذات-الضباب الملحي العالي والرطوبة العالية-. يتم تصنيع مشابك الوحدة من بوليمرات مقاومة للعوامل الجوية- أو من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لضمان عدم حدوث تقادم أو تشقق أثناء الاستخدام-على المدى الطويل. يختار نظام التثبيت قضبان تثبيت حديد التسليح المضلعة (لسيناريوهات الأرض التقليدية) أو الأوتار المركبة من ألياف البازلت (لسيناريوهات التآكل العالي-في الخارج) بناءً على التطبيق، وموازنة القوة ومقاومة التآكل.

2. تكنولوجيا التحكم في الإجهاد

الإجهاد المسبق هو الضمان الأساسي لاستقرار الدعم، ويتطلب تصميمًا وبناءً دقيقًا. يتم اعتماد عملية شد متدرجة لتطبيق الشد تدريجيًا على مراحل متعددة، وتحقيق التوازن الديناميكي لضغط شبكة الكابل وتجنب استرخاء الكابل أو الكسر الناتج عن تركيز الضغط المحلي. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام معدات احترافية لمراقبة شد الكابل في الوقت الفعلي-، مع تعديلات ديناميكية تعتمد على تغيرات درجة الحرارة المحيطة لضمان عدم تجاوز انحراف التوتر عتبة التصميم طوال دورة الحياة والحفاظ على الشكل الهندسي المستقر للدعم.

3. مقاومة الرياح والتصميم الأمثل الهيكلي

ولمواجهة تحديات حمل الرياح في بيئات مختلفة، تعتمد الدعامات المرنة تصميمًا مركبًا لـ "شبكة الكابلات المكانية + نظام مقاومة الرياح". تتحمل الكابلات الرئيسية الحمل الرئيسي في اتجاه الشرق-الغرب، بينما تتم إضافة -الكابلات المقاومة للرياح المرنة بين الصفوف-والجمالونات المستعرضة في اتجاه الشمال-الجنوب لتكوين نظام توازن الإجهاد ثلاثي الأبعاد-. تم التحقق من ذلك من خلال اختبارات نفق الرياح (تتجاوز سرعة الرياح الاختبارية بشكل عام 46 م/ث)، وتحسين خصائص التخميد لشبكة الكابل يمكن أن يقاوم بشكل فعال الأعاصير أو العواصف القوية بقوة 12-17، مع تجنب اصطدام الوحدة والشقوق الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن التصميم ذو الامتداد الكبير يقلل من عدد الركائز (يمكن تقليل استخدام الركائز لكل ميجاوات من 329 إلى 64)، مما يقلل من أضرار التضاريس وتكاليف البناء.

4. تكنولوجيا نظام التثبيت

نظام التثبيت هو مفتاح نقل التوتر، مما يؤثر بشكل مباشر على السلامة العامة للدعم. من بين منتجات قضبان التثبيت، تتميز قضبان التثبيت الفولاذية HPB300 باستطالة منخفضة وتركيب مريح، ومناسبة لبيئات الأراضي الجافة. تُفضل الخيوط الفولاذية المجلفنة غير المربوطة لكابلات البقاء في المشاريع البحرية والساحلية نظرًا لمقاومتها الممتازة للتآكل. تكمن التقنية الرئيسية في المعالجة المغلقة المضادة للتآكل للمثبتات والكابلات، مما يضمن عدم التسرب أو التآكل في البيئات ذات الرطوبة العالية-والضباب الملحي-العالية وإطالة عمر الخدمة.

سيناريوهات التطبيق

1.المناطق الجبلية والتلالية المعقدة

الدعامات المرنة يمكن أن تتكيف مع التضاريس ذات المنحدرات التي تتجاوز 40 درجة. من خلال التخطيط المتبع للمنحدر- والترتيب المرن، يتم تحقيق تغطية كاملة للوحدة دون الحاجة إلى تسوية واسعة النطاق للأرض. في مشروع مقاطعة Huaneng Qin في Shanxi، يتم تعديل الدعامات وفقًا لتموج جانب التل، مما يحسن بشكل كبير كثافة تخطيط اللوحة لكل وحدة مساحة. يقلل مشروع Lanzhou Honggu في قانسو من هندسة الأساس من خلال التصميم -الكبير، مما يزيد من حماية التضاريس البيئية الهشة.

سيناريوهات التكامل "PV+".

الطاقة الكهروضوئية + الزراعة: بامتداد كبير يبلغ 33 مترًا وتصميمًا بارتفاع 5.5 مترًا، يمكن تشييده فوق الأراضي الزراعية والبساتين ودفيئات الفطر. يحقق مشروع Huadian Yichuan في شنشي تنسيق "PV+apple"، مما يحافظ على نفاذية ضوء التفاح فوق 70% ويضمن التحسين المزدوج للإنتاج الزراعي وفوائد توليد الطاقة.

الطاقة الكهروضوئية + مصايد الأسماك: مناسبة لسيناريوهات برك الأسماك الساحلية والداخلية، ولا يضمن التصميم المقاوم للإعصار- والتخطيط عالي الارتفاع سلامة المرافق الكهروضوئية فحسب، بل لا يؤثر أيضًا على عمليات صيد الأسماك. حقق مشروع Wenchang 100MW PV{4}}لمصايد الأسماك في هاينان "أضرارًا صفرية" أثناء الأعاصير التي بلغت قوتها 17 درجة، كما أدى مشروع Qingyuan في مقاطعة Guangdong أيضًا إلى تقليل تبخر المياه في أحواض الأسماك.

الزراعة الكهروضوئية+الزراعة الطبية: أقام مشروع Yimen في يونان دعامات فوق مناطق زراعة الأدوية العشبية الصينية، مما أدى إلى "توليد الطاقة على الألواح والزراعة تحتها" وتعزيز-التكامل المتعمق للطاقة الجديدة والزراعة المميزة.

3. المناطق الحساسة والخاصة بيئيًا

في المناطق الهشة بيئيًا مثل الصحاري وهضبة اللوس، تعمل الدعامات المرنة على تقليل حفر الأكوام وتلف الأسطح. تعمل البيئة الدقيقة-المتكونة تحت الألواح الكهروضوئية على تقليل تبخر الماء وتحمي نمو النباتات. في سيناريوهات مثل مناطق خدمة الطرق السريعة والمنحدرات، يمكن أن يتكيف تصميم الامتداد الذي يبلغ عرضه 15-35 مترًا- مع مساحات مثل مواقف السيارات ومحطات الشحن والتبديل، مما يساعد في بناء "مناطق خدمة خالية من الكربون".

اتجاهات الصناعة وحالة السوق

1. نمو السوق المستدام تشهد صناعة الدعم المرنة الكهروضوئية العالمية فترة من التطور السريع. ومن المتوقع أن تحقق قيمة الإنتاج الإجمالية معدل نمو سنوي مركب بنسبة 8.2% من عام 2025 إلى عام 2031، لتتجاوز 5.796 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2031. وباعتبارها سوقًا رئيسيًا للإنتاج والتطبيقات، يستمر طلب السوق في الصين في التوسع مدفوعًا بالتنمية الكهروضوئية الجبلية وسياسات "PV+"، مع زيادة الحصة السوقية للشركات الرائدة تدريجيًا.

2. اتجاهات الابتكار التكنولوجي

• تكامل المرونة والتتبع: الجمع بين تقنية التتبع الذكية والدعم المرن لتحقيق تتبع الطاقة الشمسية بدرجة ±60 درجة. أدى مشروع كوبوكي في منغوليا الداخلية إلى زيادة توليد الطاقة السنوية بنسبة 12.3% مقارنة بالهياكل الثابتة، والتكيف مع آلية "ذروة-سعر كهرباء الوادي" لتحسين الفوائد.

• ترقية ذكية: تحسين التحكم في التوتر واستراتيجيات التتبع من خلال خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتعزيز القدرة على التكيف في الظروف الجوية القاسية وتقليل تكاليف التشغيل والصيانة.

• تكرار المواد: استخدام طلاء الزنك-الألومنيوم-المغنيسيوم، والمواد المركبة من البازلت، وما إلى ذلك، لتقليل استخدام الفولاذ بشكل أكبر، وتحسين مقاومة التآكل، وإطالة عمر خدمة الدعامات.

3. تخطيط الشركات المصنعة الكبرى في الوقت الحالي، يشكل السوق نمطًا تنافسيًا بمشاركة الشركات الصينية والأجنبية. وتشمل الشركات المصنعة الدولية Schletter Group وESDEC، في حين تشمل الشركات المحلية الرائدة Longi Green Energy Technology وTrina Solar وArctech Solar. ومن بين هذه الشركات، تحتل شركة Longi Green Energy Technology مكانة رائدة في مشاريع مصايد الأسماك والجبال الكهروضوئية- بفضل تقنيتها المقاومة للأعاصير- وحلولها- متعددة السيناريوهات.

خاتمة

مع المنطق الأساسي المتمثل في "الهيكل المرن + توازن التوتر"، تكسر الدعامات الكهروضوئية المرنة قيود الدعامات الكهروضوئية التقليدية على التضاريس والمساحة، وتحقق القيم المتعددة لـ "السلامة والموثوقية، وخفض التكلفة وتحسين الكفاءة، والود البيئي". إن خصائصها المتمثلة في الامتداد الكبير، والإرتفاع الكبير، والقدرة على التكيف القوية لا تعمل فقط على توسيع حدود التطبيقات الكهروضوئية ولكنها تعمل أيضًا على تعزيز-التكامل المتعمق للطاقة الجديدة مع الزراعة ومصائد الأسماك والحماية البيئية، لتصبح تقنية داعمة رئيسية في سياق تحول الطاقة.

مع تكرار تكنولوجيا المواد والترقية الذكية، ستلعب وسائل الدعم المرنة دورًا أكبر في مجالات مثل تطوير "الصحراء، وغوبي، والصحراء"، والطاقة الكهروضوئية البحرية، وتجديد المشروعات الحالية، مما يؤدي إلى ضخ زخم مستدام في التطوير عالي الجودة -لصناعة الطاقة الكهروضوئية. وفي المستقبل، ستؤدي نماذج التطبيق المتنوعة التي تركز على الدعم المرن إلى زيادة قيمة الأرض، مما يساعد على تحقيق التنمية المنسقة للطاقة والبيئة في إطار أهداف "الكربون المزدوج".

الكلمة الرئيسية

نظام التركيب الكهروضوئي المرن، الشد المسبق، "سيناريوهات التكامل "PV+"، الكهروضوئية+مصايد الأسماك، الكهروضوئية+الزراعة الطبية، مستقبل الطاقة الشمسية المرنة في أوروبا، الاختلافات بين أنظمة التركيب ذات الميل الثابت وأنظمة التتبع للطاقة الشمسية