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隨著光伏組件迅速進(jìn)入到了600W+時(shí)代，尺寸和重量增加對(duì)跟蹤支架帶來了更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

相較于常規(guī)跟蹤，適配600W+的智能化跟蹤支架需要在哪些方面做技術(shù)升級(jí)和加強(qiáng)測(cè)試？4月15日，在《中國光伏市場(chǎng)開發(fā)論壇》上，天合跟蹤支架全球事業(yè)部研發(fā)負(fù)責(zé)人全鵬做了詳盡、專業(yè)的分析。

全鵬介紹到，支架最常見的失效模式有多種，比如靜力失效，方管立柱的強(qiáng)度破壞，螺絲孔撕裂等；風(fēng)速過大時(shí)，支架發(fā)生的顫振、渦振、弛振對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞，以及疲勞破壞，螺栓松動(dòng)等。

總結(jié)來說，超高功率組件帶來的跟蹤支架長(zhǎng)度、寬度、高度顯著增加，對(duì)跟蹤支架提出了五項(xiàng)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。

一、組件尺寸增大對(duì)檁條設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

檁條是連接組件和支架的連接件，隨著600W+組件尺寸的增大，大組件的變形和載荷過大的問題對(duì)檁條設(shè)計(jì)提出了更高的要求，這要求適配600W+支架檁條在設(shè)計(jì)和材料上非常注意。天合跟蹤在設(shè)計(jì)支架結(jié)構(gòu)的時(shí)候，會(huì)與210組件進(jìn)行100次以上的機(jī)械載荷測(cè)試，來保證組件與支架安裝的可靠性。

二、支架所承受的靜態(tài)風(fēng)荷載增加

支架所受到的靜態(tài)載荷，包括風(fēng)吸/壓、風(fēng)扭，和組件的面積、長(zhǎng)度成正比關(guān)系；同時(shí)組件變大會(huì)導(dǎo)致組件中心的位置變高，這會(huì)增大來流風(fēng)速，也會(huì)增強(qiáng)地面效應(yīng)，使支架局部受到的靜態(tài)風(fēng)荷載進(jìn)一步增大，總而更容易產(chǎn)生靜力失效。

三、支架振動(dòng)響應(yīng)(DAF)增大

風(fēng)對(duì)支架的影響不僅體現(xiàn)在靜態(tài)風(fēng)載荷，還體現(xiàn)在支架的振動(dòng)響應(yīng)上。一方面組件面積的增大使組件受到的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩增大，從而支架結(jié)構(gòu)更容易發(fā)生顫動(dòng)；另一方面大組件質(zhì)量的增加導(dǎo)致了支架單位長(zhǎng)度轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大，大組件寬度增加也導(dǎo)致相同組串?dāng)?shù)時(shí)支架自由扭轉(zhuǎn)長(zhǎng)度增加，從而降低了支架的扭轉(zhuǎn)固有頻率。

當(dāng)固有頻率降低時(shí)，支架的振動(dòng)響應(yīng)會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。對(duì)于支架的結(jié)構(gòu)計(jì)算來說，這種振動(dòng)響應(yīng)會(huì)用通過動(dòng)態(tài)放大系數(shù)，也就是DAF來反應(yīng)。這通常是一個(gè)大于1的系數(shù)。因此，當(dāng)振動(dòng)響應(yīng)增大時(shí)，支架所受的等效靜力風(fēng)荷載也會(huì)隨之增大。

四、臨界風(fēng)速大幅降低

臨界風(fēng)速是指保證支架不發(fā)生顫振和大幅振動(dòng)的最小風(fēng)速，臨界風(fēng)速降低，支架更容易發(fā)生大幅扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與風(fēng)致失穩(wěn)。風(fēng)致失穩(wěn)及載荷過大導(dǎo)致的風(fēng)致破壞，是目前跟蹤支架結(jié)構(gòu)失效的主要原因。

五、如何實(shí)現(xiàn)雙面組件最大化發(fā)電量增益

面對(duì)大尺寸雙面組件，跟蹤支架的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮影響發(fā)電的關(guān)鍵要素，如氣象條件、地勢(shì)條件、中心軸高度，檁條高度，主軸尺寸，地面反射率，排間距，中央間隙等，來爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)雙面組件的最大化發(fā)電量。這需要基于光伏發(fā)電量模型，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和算法方面進(jìn)行技術(shù)研究。

風(fēng)致破壞，如何破局？

對(duì)于以上一至四項(xiàng)，可以總結(jié)為大組件應(yīng)用下更容易因?yàn)轱L(fēng)致破壞(靜態(tài)破壞和動(dòng)態(tài)破壞)導(dǎo)致跟蹤支架結(jié)構(gòu)失效。

跟蹤支架企業(yè)需要從更優(yōu)的設(shè)計(jì)、更嚴(yán)苛的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、大組件與跟蹤支架的匹配度測(cè)試等方面進(jìn)行改進(jìn)，加強(qiáng)跟蹤支架的可靠性。如何破局？全鵬在會(huì)上分享了天合跟蹤的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

在風(fēng)荷載問題上，由于現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)都是基于高層建筑標(biāo)準(zhǔn)，并不適用于以扭轉(zhuǎn)模態(tài)主導(dǎo)的跟蹤支架結(jié)構(gòu)。所以天合跟蹤與CPP，RWDI等權(quán)威風(fēng)工程咨詢機(jī)構(gòu)合作，獲取關(guān)鍵抗風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)，建立公司級(jí)風(fēng)荷載數(shù)據(jù)庫，建立適合光伏系統(tǒng)的風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)芰?，從而?yōu)化設(shè)計(jì)，提升跟蹤支架產(chǎn)品的可靠性。

同時(shí)，天合跟蹤還建立了自己的部件級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)產(chǎn)品的特殊環(huán)境中的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)性能和環(huán)境耐久性測(cè)試。更值得一提的是，天合擁有PVST光伏科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及超16GW的600W+大組件出貨經(jīng)驗(yàn)累積，使得天合跟蹤有機(jī)會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)性適配性測(cè)試和實(shí)地?cái)?shù)據(jù)分析，為跟蹤支架的可靠性和設(shè)計(jì)優(yōu)配性提供了保障。

軟件算法如何讓雙面組件實(shí)現(xiàn)發(fā)電量增益最大化？

天合跟蹤在智能算法方面處于全行業(yè)的領(lǐng)軍地位，致力于開發(fā)出跟蹤支架的最大價(jià)值。常規(guī)天文跟蹤在全球大部分地區(qū)發(fā)電量較固定支架高10%以上，而天合智能跟蹤算法(STA)和智能逆跟蹤算法(SBA)可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步挖掘跟蹤系統(tǒng)發(fā)電潛力。

STA可使組件在陰雨天氣時(shí)智能計(jì)算最佳組件傾角，使組件接收更多的散射輻照，這樣即使在陰雨天，智能算法也能保證每一時(shí)刻的光伏電站都處于最大發(fā)電量的狀態(tài)。

SBA在復(fù)雜地勢(shì)，比如帶有坡度的場(chǎng)景下提高發(fā)電量非常明顯。在坡度的地形下，常規(guī)逆跟蹤無法實(shí)現(xiàn)理想的效果，而SBA通過微遮擋逆跟蹤模型，獨(dú)立控制每一排支架，來減少遮擋和漏光現(xiàn)象，從而提高坡地光伏的發(fā)電量。

天合與CGC做過為期一年的實(shí)證測(cè)試，數(shù)據(jù)顯示，使用智能算法會(huì)使光伏全站級(jí)發(fā)電量比常規(guī)天文跟蹤系統(tǒng)再高出3.06%。