Sistema de montaje fotovoltaico del desierto

Despliegue de energía en entornos extremos: investigación del sistema de montaje fotovoltaico del desierto

Antecedentes del desarrollo fotovoltaico en áreas desérticas
La estructura de energía global está acelerando su transformación. Las áreas del desierto se han convertido en áreas importantes para el despliegue de estaciones de energía fotovoltaica debido a su alta intensidad de sol y recursos de tierras ricas. Especialmente en el noroeste de China, el norte de África, el Medio Oriente y las partes de América, el promedio anual de recursos ligeros es mucho más alto que otras regiones, proporcionando una buena base para el desarrollo de la energía solar. Sistema de montaje fotovoltaico del desierto es una estructura de soporte especial diseñada para adaptarse a condiciones climáticas extremas y formas de relieve complejas bajo este contexto.

Características del entorno del desierto y los desafíos para el montaje fotovoltaico
El entorno natural en las áreas del desierto es bastante diferente de los sistemas de tierra convencionales, lo que pone mayores requisitos sobre el diseño y los materiales de los sistemas de montaje:
* Diferencia de alta temperatura: la diferencia de temperatura entre el día y la noche es grande, lo que pone una prueba en la expansión térmica y la contracción de la estructura;
* Viento fuerte y arena: viento y arena frecuentes, tamaño de partícula gruesa y desgaste severo en la superficie de los componentes;
* Clima árido: precipitación escasa, baja frecuencia de mantenimiento de las centrales eléctricas y el sistema de montaje debe tener una alta capacidad de autolimpieza;
* Base del suelo blando: pobre estabilidad de la superficie, el diseño de la base debe ser particularmente fortalecido;
* Componentes de viento y arena corrosivos: algunas áreas desérticas contienen componentes salinos y álcali en el viento y la arena, lo que puede agravar la corrosión metálica.
El sistema de montaje fotovoltaico del desierto no solo debe cumplir con la función de rodamiento básica, sino que también tiene las características de la resistencia al viento y la arena, la resistencia a la corrosión y la fuerte estabilidad térmica.

Principios de tipo estructural y diseño
Según la escala del proyecto, el diseño del componente y las condiciones del terreno, el sistema del soporte del desierto se divide principalmente en las siguientes categorías:
1. Soporte de inclinación fijo
Este tipo de sistema adopta un método de instalación de ángulo fijo, con una estructura simple, instalación conveniente y fácil de promover a gran escala. El ángulo de inclinación se determina según la latitud local y la distribución de la luz, y generalmente se establece entre 20 y 35 grados.
*Estructura: se utilizan componentes de acero galvanizado o aleación de aluminio en caliente y la estructura del marco es estable;
*Ventajas: bajos requisitos de mantenimiento, adaptables a entornos polvorientos;
*Limitaciones: la eficiencia de generación de energía durante todo el año puede estar limitada por la configuración de inclinación fija.
2. Soporte de ángulo ajustable
El ángulo de inclinación se ajusta mecánica o manualmente, adecuada para áreas con obvias diferencias de sol de temporada. La estructura de ajuste de ángulo debe tener un mecanismo de bloqueo estable para evitar la interferencia del viento y la arena.
*Escenarios aplicables: centrales eléctricas medianas y grandes;
*Características: Mejore la eficiencia de generación de energía en ángulos solares bajos en invierno;
*Desafíos: asegúrese de que el dispositivo de ajuste de ángulo sea continuamente confiable bajo la cubierta de viento y arena.
3. Soporte de seguimiento (eje único/eje dual)
Modo de generación de energía de alta eficiencia, los componentes se mueven con la trayectoria del sol. El desierto tiene un fuerte sol y tiempo de sol largo, que es un lugar de aplicación ideal para los sistemas de seguimiento. Sin embargo, su estructura es compleja y requiere una alta operación y mantenimiento.
*Puntos clave: sistema de motor de alto nivel de protección, diseño de columna de soporte estable;
*Riesgo: en el clima de tormenta de arena extrema, las piezas móviles pueden usar más o mermelada;
*Contramedidas: agregue cubiertas protectoras y use materiales de sellado lubricante.

Proceso de selección y protección de materiales
En la alta corrosión y el ambiente de viento y arena del desierto, el rendimiento del material está directamente relacionado con la estabilidad y la vida del sistema:
*Tipo de acero: el acero galvanizado Q235B o Q355B de inmersión en caliente se usa con frecuencia, y el grosor de galvanización de la superficie generalmente necesita alcanzar ≥80 μm o más;
*Material de aleación de aluminio: 6063-T5/6005-T5 El aluminio se usa ampliamente en estructuras anticorrosiones, pero el diseño de la sección transversal debe fortalecerse en áreas de alto viento;
*Bolts y sujetadores: use acero inoxidable 304 o Dacromet para la prevención de óxido;
*Tratamiento de superficie: anodización, recubrimiento electroforético, recubrimiento en polvo y otros métodos para mejorar la resistencia a la corrosión.
El proceso de la capa protectora debe considerar la resistencia al desgaste bajo contacto a largo plazo con el viento y la arena para evitar la exposición estructural debido al despeje de la superficie.

Tipo de base y diseño de adaptabilidad de la base
La estructura de la superficie del desierto es diversa, algunas son dunas de arena y otras son desiertos semi-duros. El sistema de base de soporte debe coincidir de forma flexible:
1. Case de pila de tornillos
Comúnmente usado en áreas con capacidad débil de carga del suelo, construcción rápida, pequeños daños, fácil de desmontar y reutilizar.
* Fuerte adaptabilidad, puede penetrar las capas de suelo blando;
* Se puede preparar previamente con equipos de perforación geológica;
* Se debe considerar la integridad del recubrimiento contra la rompina.
2. Fundación de pila
En algunas áreas, se pueden usar pilas de acero o pilas de concreto prefabricadas, que tienen una alta capacidad de carga y son adecuadas para proyectos con grandes cargas de viento.
* Se requiere equipos pesados ​​para la construcción, y la cantidad de trabajo es grande;
* Las pruebas de penetración estática deben hacerse con anticipación cuando hay grandes diferencias geológicas;
* El diseño debe determinar la profundidad de la pila en función de la distribución de los estratos y el análisis de tensión.
3. Fundación de cemento
Se utiliza principalmente en proyectos de central eléctrica en condiciones de endurecimiento por tierra, especialmente en áreas donde no se permite la acumulación.
* Alta estabilidad, costo ligeramente más alto que otras formas;
* Largo período de construcción, altos requisitos de construcción;
* Pobre capacidad para hacer frente al asentamiento de la base.

Estrategias de resistencia al viento estructural y control de polvo
En áreas desérticas con frecuentes tormentas de viento y arena, no se puede ignorar la resistencia al viento estructural y el diseño de prevención de polvo:
* Diseño de carga de viento: debe formularse en función de los datos locales de velocidad del viento extrema, y ​​generalmente se diseñan de acuerdo con el nivel de velocidad del viento de una vez en 50 años;
* Diseño de ventilación del plano posterior del módulo: optimice la resistencia al viento dejando espacios en la estructura de soporte;
* Manejo de protección contra polvo: limpieza de módulos regulares, uso de vidrio de módulo resistente al polvo;
* Protección de la pendiente y compactación de superficie: evite que las bases se expusen y se erosionen por viento o lavado.

Ruta de optimización estructural para el sistema de montaje fotovoltaico del desierto para adaptarse a entornos extremos

La particularidad de la construcción fotovoltaica en áreas desérticas
Las áreas del desierto tienen vastas tierras no utilizadas y recursos de altura solar, que son adecuadas para la generación de energía fotovoltaica a gran escala. Sin embargo, las condiciones geográficas y climáticas especiales también traen dificultades de construcción. Por ejemplo, la alta temperatura, el viento y la arena frecuentes, la gran diferencia de temperatura entre el día y la noche, la mala capacidad de soporte de la superficie y otros problemas desafiarán la estabilidad estructural y la eficiencia de operación a largo plazo de las centrales fotovoltaicas. Por lo tanto, el diseño de Sistema de montaje fotovoltaico del desierto Debe optimizarse en estructura, materiales y métodos de construcción para adaptarse al entorno duro.

Tipos estructurales de sistema de montaje fotovoltaico del desierto
Los sistemas de soporte fotovoltaico comunes en entornos desérticos incluyen:
* Soporte de inclinación fija: buena estabilidad estructural, instalación fácil, ampliamente utilizada en áreas con viento pesado y arena.
* Soporte de ángulo ajustable: puede ajustar el ángulo de acuerdo con la temporada para mejorar la eficiencia de la generación de energía, pero la estructura es más compleja y tiene altos requisitos de mantenimiento.
* Soporte de seguimiento (eje único o eje dual): puede seguir automáticamente la trayectoria del Sun para aumentar la generación de energía, y se usa en algunos proyectos desérticos a base de piloto, pero tiene mayores requisitos para la estabilidad de la estructura de soporte y el sistema de control de arena.
La selección de diferentes tipos de sistemas de soporte en entornos desérticos debe evaluarse de manera integral en combinación con factores como el precio de la electricidad del proyecto, el costo de la tierra, la conveniencia de la construcción y la capacidad de mantenimiento.

Selección de material y tratamiento anticorrosión
Las áreas del desierto son secas y ventosas durante todo el año, y los materiales enfrentan la erosión del viento continuo y la radiación ultravioleta. Los métodos de selección y tratamiento de materiales comunes incluyen:
*Acero galvanizado en caliente: tiene una fuerte resistencia a la corrosión y es la opción corriente actual.
*Soporte de aleación de aluminio: peso ligero, buena resistencia a la corrosión, adecuado para proyectos con bajos requisitos de carga.
*Conectores de componentes de acero inoxidable: utilizado para conectar piezas para evitar aflojamiento y corrosión durante la operación a largo plazo.
*Pulverización superficial o tratamiento anodizante: mejora aún más la resistencia a la corrosión y la resistencia UV de la superficie del material y extiende la vida útil del sistema.
La buena coincidencia de materiales y procesos puede mejorar de manera efectiva la capacidad de operación estable del sistema de montaje fotovoltaico del desierto en un entorno altamente corrosivo y ventoso.

Diseño de la base y estrategia de construcción adaptativa
La superficie del desierto es en su mayoría arena blanda o tierra salina-alcalina, que tiene altos requisitos para la capacidad de carga de la base. Los formularios de base comunes incluyen:
*Fundación de pila de tornillos: construcción simple, adecuada para tierra arenosa y fácil de desmontar y ensamblar más tarde.
*Fundación de pilotes: adecuada para suelo desértico con una fuerte compactación, buena estabilidad, pero altos requisitos para equipos de construcción.
*Pilas de cemento en el lugar: se usa en áreas con condiciones geológicas complejas o niveles de agua subterránea, con un largo período de construcción.
En una construcción específica, es necesario llevar a cabo suficientes encuestas geológicas para evaluar factores como la estructura del estrato, el nivel de agua subterránea, la presión de la carga del viento, etc., para determinar el tipo de base razonable y adoptar métodos de construcción mecanizados para reducir los errores humanos.

Prevención de arena y diseño de estabilidad estructural
El impacto de la arena y el polvo en los módulos fotovoltaicos y los sistemas de soporte se refleja principalmente en:
* Cubriendo la superficie del módulo, afectando la eficiencia de la generación de energía;
* Acumulando en la estructura del soporte, acelerando el desgaste y la corrosión;
* El clima de fuerte viento y arena causa cambios de estrés estructural.
* Para reducir estos efectos, el diseño del sistema de montaje fotovoltaico del desierto debe considerar:
* Levante la distancia al suelo en la parte inferior del soporte para reducir la acumulación de arena y polvo;
* Optimizar el ángulo de inclinación de la disposición del módulo y utilizar la energía eólica para la autolimpieza;
* Fortalecer la conexión entre el soporte y el suelo para mejorar la resistencia al viento;
* Establezca cercas de viento y arena o cinturones de plantas para formar una zona de amortiguación para reducir la erosión del viento.
El análisis de simulación de estrés del sistema también es una parte importante del diseño. Es necesario combinar datos meteorológicos históricos locales y modelos típicos de viento y arena para evaluar la respuesta estructural en condiciones climáticas extremas.

Operación y sugerencias de mantenimiento y gestión
La operación y el mantenimiento en entornos del desierto son una parte importante para garantizar el rendimiento a largo plazo de las centrales eléctricas. Las medidas recomendadas de operación y mantenimiento incluyen:
*Limpie regularmente los módulos fotovoltaicos, que se pueden rociar por drones, equipos de cepillado en seco o sistemas de limpieza automáticos;
*Verifique si las partes de conexión del soporte están sueltas o corroídas;
*Para el sistema de seguimiento, es necesario monitorear si los actuadores están atrapados en arena;
*Fortalezca la construcción y mantenimiento de las instalaciones de control de viento y arena alrededor del área.
*Al mismo tiempo, la instalación de un sistema de monitoreo remoto puede comprender el estado de operación del sistema en tiempo real y reducir el número de personas que ingresan a las áreas de alta temperatura y alto riesgo.

Tendencia de desarrollo del sistema de montaje fotovoltaico del desierto
Con la promoción a gran escala de proyectos fotovoltaicos del desierto, la dirección de evolución técnica futura del sistema de montaje fotovoltaico del desierto incluye principalmente:
*Diseño de instalación modular para mejorar la eficiencia de la construcción;
*Actualización de material, como materiales compuestos livianos de alta resistencia;
*Soporte inteligente de operación y mantenimiento, como monitoreo de sensores y advertencia de fallas de IA;
*Combinado con la restauración ecológica para lograr la co-construcción de protección del medio ambiente.
Impulsado por la política y la demanda del mercado, el desierto de los fotovoltaicos se convertirá en una fuerza importante para promover la escala de nueva energía, y establecerá mayores demandas sobre la adaptabilidad de los sistemas de soporte fotovoltaico.