Фотоволтаичните скоби (стоманени конструкции) служат като „скелет“ на фотоволтаичните електроцентрали, поддържайки целия фотоволтаичен масив, влияейки пряко върху безопасността, ефективността на производството на електроенергия и дългосрочната-оперативна стабилност на електроцентралата. Техният проектен експлоатационен живот обикновено трябва да съответства на общия живот на фотоволтаичната електроцентрала (повече от 25 години). В сложни външни среди те трябва да издържат на предизвикателства като натоварване от вятър, натоварване от сняг, корозия и други. Това ръководство систематично подрежда основните стандарти, адаптивността към околната среда и основните материални решения на фотоволтаичните стоманени конструкции, като помага на разработчиците на проекти, EPC компаниите и собствениците да избират научно типове.
I. Основни индустриални стандарти и изисквания за проектиране
Проектирането и приемането на фотоволтаични скоби трябва стриктно да следва съответните национални и индустриални стандарти, за да се гарантира структурна безопасност и дългосрочна-трайност:
JG/T 490-2016 „Общи технически изисквания за скоби за слънчеви фотоволтаични системи“: Това е продуктов стандарт в строителната индустрия, ясно постановяващ, че скобите трябва да имат достатъчна здравина, твърдост и добри анти{2}}корозионни и анти-способности против ръжда. Изборът на материал трябва да отговаря на антикорозионните изисквания. Изчисленията и приемането на натоварването от вятър и гравитационното натоварване трябва да отговарят на GB 50205-2020 „Спецификация за приемане на качеството на конструкцията на стоманени конструкции“.
Проектен експлоатационен живот: Скобите за проследяване на наземни фотоволтаични електроцентрали обикновено имат проектен експлоатационен живот от 25 години; Проектите за изграждане на интегрирани фотоволтаици (BIPV) трябва да са в съответствие с живота на основната конструкция на сградата. Нивото на структурна безопасност обикновено е ниво три.
Изисквания за -корозия и основи: Скобите трябва да използват материали против-корозия и-ръжда, болтовите връзки трябва да са надеждни (болтовете с-висока якост отговарят на стандарта JGJ 82), а основите трябва да използват бетон над C25. Приемането на проекта се фокусира върху изследване на устойчивостта на вятър и възможностите за сеизмична устойчивост.
Съвпадение на гаранцията за мощност: Фотоволтаичните модули обикновено осигуряват 25-годишна линейна гаранция за мощност (първата година затихване 2-3%, след това 0,5-0,65% на година, мощност не по-малко от 80-81,4% след 25 години). Висококачествени скоби от стоманена конструкция, презгорещо поцинковане-или цинк-алуминий-магнезий и други анти{2}}корозионни обработки, могат да постигнат 25-30 години или дори по-дълъг експлоатационен живот.
Настоящите тенденции в индустрията наблягат на прилагането на екологично чисти материали, като например замяната на някои традиционни горещи-поцинковани с цинк-алуминиеви-магнезиеви покрития за по-добро постигане на целите за въглеродна неутралност и дългосрочни-нужди за стабилна работа.
II. Режими на повреда и предизвикателства в различни климатични среди
Фотоволтаичните стоманени конструкции са дълго-изложени на открито, податливи на корозия, вятър и пясък, замръзване-размразяване и други фактори. Режимите на повреда варират значително в различните региони:
Пустинни/сухи райони (като северозападна Гоби, пустини): Главно са изправени пред проблеми с абразия от вятър и пясък и натрупване на прах. Вятърът и пясъчният поток ще причинят натрупване на прах върху повърхностите на компонентите, ерозия и абразия и структурни повреди, намаляващи ефективността на производството на електроенергия; повърхностната ерозия и натрупването допълнително засилват ветровата ерозия. Покритията на стоманените конструкции са склонни към ускорено износване поради удари с пясъчни частици. Струва си да се отбележи, че фотоволтаичните масиви могат да намалят скоростта на-приземния вятър с 20-60%, играейки определена роля в екологията за предотвратяване на вятъра и фиксиране на пясъка, но уплътняването на земята по време на строителството временно ще увеличи риска от ерозия на почвата от вятъра.
Крайбрежни райони/зони с високо съдържание на солна мъгла: Корозията на солената мъгла е най-голямата заплаха. Високата влажност и високото съдържание на сол ще ускорят корозията на метала. Обикновената въглеродна стомана или горещо поцинкованите слоеве са склонни към бърза повреда, което води до намалена здравина на скобата и засяга структурната безопасност.
Плато/студени зони: Циклите на замръзване-размразяване лесно причиняват крехкост на материала, напукване на покритието и отлепване на задния лист. Големите температурни разлики също ще увеличат напрежението на покритието.
Други екстремни климатични условия: тропическите райони с висока влажност са предимно корозия от влажна топлина; градушка, обилен сняг, райони с тайфуни трябва да се съсредоточат върху дизайн с висока-устойчивост на удар.
Като цяло традиционното горещо поцинковане има недостатъчна издръжливост в тежки среди, докато новите материали като напр.цинк алуминий магнезийимат устойчивост на корозия до 6-15 пъти по-голяма от тази (обикновено около 10 пъти), което значително удължава живота на скобата.
III. Основни решения за материали за стоманени конструкции
Понастоящем фотоволтаичните скоби използват главно субстрати от въглеродна стомана, постигайки анти{0}}корозия чрез повърхностна обработка, прилагани главно в наземни електроцентрали и промишлени и търговски покривни проекти. Следното е сравнение на основните категории:
Горещо поцинкована стомана (Q235/Q355 и др.)
Спецификации: Дебелина 1,5-8 мм (пилотни основи по-дебели).
Предимства: Висока якост, по-ниска цена, добра якост, отлични сеизмични характеристики.
Недостатъци: След обработката е необходимо горещо поцинковане, логистичните разходи са високи; срязаните повърхности лесно образуват начални точки на корозия; издръжливостта е средна в сурови среди като крайбрежието и пустинята.
Приложими сценарии: Общи вътрешни зони, системи с фиксирани скоби.
Живот: Около 25 години.
Стомана, покрита с цинк-алуминий-магнезий (Zn-Al-Mg) (нововъзникващ масов поток)
Характеристики на покритието: Съдържа Zn + Al (1,5-11%) + Mg (1,5-3%).
Основни предимства: Устойчивостта на корозия е 6-15 пъти по-голяма от тази на традиционното горещо-поцинковане, със способност за само-възстановяване (само-ремонт) на рязаните ръбове, силна устойчивост на износване, щадящи околната среда и ниско замърсяване; могат да бъдат студено формовани, лесна обработка.
Недостатъци: Не е подходящ за високо{0}}температурно заваряване (ще повлияе на местната якост), първоначалната цена е малко по-висока.
Спецификации: Дебелина 1,5-5 мм, често използвана стомана с висока якост S350GD, S420GD.
Приложими сценарии: Големи наземни електроцентрали, пустини, приливни равнини, крайбрежни и други сурови екологични проекти.
Живот: До 30-35 години, модерен продукт, който замества горещото поцинковане.
Неръждаема стомана
Висока устойчивост на корозия, подходяща за изключително корозивни среди (като зони със силна солена мъгла). Добрата здравина, но най-високата цена принадлежи към не-масовия икономически избор, тесен обхват на приложение.
Други материали
Скоби от алуминиева сплав: Леки, силна устойчивост на корозия, но характеристиките на здравина и цена са различни, подходящи за-чувствителни към теглото покривни проекти.
Стомана, устойчива на атмосферни влияния: Работи добре в атмосферни среди, но все пак се нуждае от допълнителни защитни покрития в зони с високо съдържание на сол или замърсени зони.
Предложения за избор: Целевият избор на материал + удебеляване на покритието + редовна поддръжка е основната стратегия. В общата атмосферна среда устойчивата на атмосферни влияния стомана се представя добре; в райони с висока солена мъгла или силен вятър и пясък, дайте приоритет на стоманата с покритие от цинк-алуминий-магнезий и съответно увеличете дебелината на покритието.
IV. Заключение и перспектива за бъдещето
Фотоволтаичните стоманени конструкции са ключова инфраструктура за осигуряване на-дългосрочно надеждно производство на електроенергия от електроцентрали. С напредъка на двойните въглеродни цели и увеличаването на големите базови проекти, изискванията за дълъг живот на материалите на скобите, висока устойчивост на корозия и ниско{2}}въглеродна защита на околната среда стават все по-високи. Новите стомани с покритие като цинк-алуминий-магнезий бързо изместват традиционното горещо поцинковане-и се превръщат в основно направление в индустрията. При вземането-на решение за проект се препоръчва да се комбинират специфични климатични условия и разходи за жизнения цикъл на проекта (LCOE) за цялостна оценка, да се изберат подходящи решения за стоманени конструкции и да се следват стриктно стандартите за проектиране, конструкция и експлоатация и поддръжка, за да се постигне стабилна работа от повече от 25-30 години.
