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柔性支架,風(fēng)再起!
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近日,某省農業(yè)農村廳發(fā)布的“農光互補”項目新規在行業(yè)內引起了廣泛關(guān)注。新規中明確要求,單位面積產(chǎn)品不低于周邊作物產(chǎn)值80%,農業(yè)不可用區域面積占比低于10%。這也意味著(zhù),農光項目將更加注重“光”與“農”的平衡,保障光伏發(fā)電的同時(shí),最大化農業(yè)用地的利用價(jià)值。

在光伏設備中,除了逆變器、匯流箱、電纜等必要設施外,光伏支架樁基所占用的土地面積較大,并且其周邊往往無(wú)法用于農業(yè)耕作,造成農業(yè)不可用區域面積較大。

直擊痛點(diǎn),柔性支架備受關(guān)注。據測算,農光項目若采用柔性支架,農業(yè)不可用區域面積占比僅0.59%。除此之外,柔性支架還可契合更加復雜地形,由此近年來(lái)頻繁出現在各大央企的采購清單上。

拓寬光伏應用場(chǎng)景

歷經(jīng)二十余年的光伏開(kāi)發(fā)熱潮,“大、平、寬”類(lèi)型光伏建設用地日益稀缺,特別是在基本農田紅線(xiàn)、生態(tài)保護紅線(xiàn)以及城鎮開(kāi)發(fā)邊界控制線(xiàn)等多重限制下,光伏項目的土地供給不足問(wèn)題愈發(fā)顯著(zhù)。

相對有限的土地資源,讓行業(yè)將視角轉向了山地、丘陵、灘涂等更具挑戰性的應用場(chǎng)景。而充分利用復雜地形,正是柔性支架的看家本領(lǐng)。

據悉,相比于傳統固定支架,柔性支架在應對山地、丘陵等復雜光伏地形時(shí),不僅有效解決了基礎施工難度大、基礎投入大、施工周期長(cháng)以及支架難以適用等難題,而且顯著(zhù)減少了因地形不平整導致的陰影遮擋問(wèn)題,從而保證了光伏發(fā)電的效率和性能。

更為關(guān)鍵的是,柔性支架通過(guò)按地形細致的布置,結合柔性支架對適用地形比較大的適用性的特點(diǎn),顯著(zhù)提升了單位面積的裝機量。以1000畝土地為例,傳統固定支架僅能安裝約60-70MW的組件,而采用柔性支架,布板量可提升至80-90MW,實(shí)現了約30%的增容效果,某些山地項目,由于紅線(xiàn)較規整,其增容比例可高達到40%-50%,且基于不同場(chǎng)景柔性支架對比傳統固定發(fā)電效率可提高1.5%-3%。

同時(shí),得益于柔性支架“大跨距、高凈空”特點(diǎn),板下空間內的機械化施工幾乎不受影響,能夠很好與農業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等有機結合,在光伏電站發(fā)電的同時(shí)可高效復合利用土地,有效增加單位土地面積的產(chǎn)值,推動(dòng)經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的協(xié)調發(fā)展。

除最大化提升土地空間利用率之外,漁光互補柔性光伏支架系統樁基數量少,最大限度減少施工對環(huán)境的擾動(dòng)。同條件下,相比傳統固定支架,能節省鋼材和樁基成本,且預裝性強,可快速架設,節省了大量的安裝時(shí)間和施工成本,進(jìn)而大大降低光伏電站綜合投資成本。

產(chǎn)品結構的三次飛躍

柔性支架作為光伏領(lǐng)域的創(chuàng )新產(chǎn)品,其架技術(shù)已歷經(jīng)了三次迭代。

最初的一代柔性支架設計主要圍繞組件單排橫置安裝在兩根鋼索展開(kāi),但由于其完全依賴(lài)鋼絲繩作為支撐,沒(méi)有任何抗風(fēng)或者減振措施,基于索結構會(huì )發(fā)生風(fēng)振的特點(diǎn),故無(wú)法保證光伏電站系統的持久性和可靠性。

隨后,第二代柔性支架以組件單排豎置安裝在兩根鋼索的結構亮相,它采用鋼絞線(xiàn)作為支撐,并通過(guò)施加足夠的預應力來(lái)確保光伏組件在外部載荷下的穩定性和安全性。這一創(chuàng )新設計顯著(zhù)提升了光伏陣列的穩定性和安全性,迅速在光伏電站建設中得到了廣泛應用。

然而,隨著(zhù)技術(shù)的深入應用,二代產(chǎn)品也暴露出了一些技術(shù)挑戰和潛在風(fēng)險。例如,雙索承重結構在平面外的抗扭剛度相對較小,可能導致高風(fēng)載條件下的整體結構穩定性受影響。

由此,第三代產(chǎn)品應運而生,如行業(yè)首家國家級高新技術(shù)企業(yè)——深圳安泰科ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架,其采用“上承式懸帶橋”設計原理,通過(guò)三角撐提供豎向荷載支持,并通過(guò)增加橫向穩定桁(索)架將單排組件南北方向上連接成整體。橫向穩定桁(索)架由上下貫通鋼梁(索)組成橫向穩定系統,顯著(zhù)提升了系統在風(fēng)作用下的穩定性。

業(yè)內人士指出,第三代柔性支架在設計上巧妙地規避了大風(fēng)帶來(lái)的震顫對系統可能造成的破壞,并成功解決了前兩代產(chǎn)品變形難以控制、組件因扭曲和碰撞導致的隱裂問(wèn)題,真正為柔性支架的大規模應用鋪平了道路。

目前,新一代ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架已通過(guò)多種極端工況測試,可以在30至45米的大跨度情況下保證組件不會(huì )發(fā)生破壞性的風(fēng)致振動(dòng),同時(shí)積累了大量的應用經(jīng)驗,保證柔性支架立柱可以靈活地設置,不受坡度,角度、地形、地面高度等問(wèn)題的影響。ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架高度范圍為1至8米,能夠在不破壞原始地形、不影響土地原使用功能的前提下,實(shí)現“漁光互補”、“農光互補”、“林光互補”、“牧光互補”等多種應用場(chǎng)景,從而大大拓展光伏的用地領(lǐng)域,解決某些場(chǎng)景不宜用于或者無(wú)法用于光伏電站建設的問(wèn)題。

ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架技術(shù)已經(jīng)攻克了大坡度、大跨度的技術(shù)難題。在云南永德縣小勐統鎮的項目中,深圳安泰科團隊成功克服了地形復雜、坡度陡、山路崎嶇等難題,在超過(guò)60°的絕壁上成功架設起ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架。同樣,在海拔高達3000米以上、坡度超過(guò)35°的撒永山光伏電站項目中,深圳安泰科團隊不斷探索,為當時(shí)全國范圍內海拔最高、坡度最大,跨度最大的山地柔性光伏項目提供了樣板方案并成功的如期并網(wǎng)發(fā)電。

獨特且顯著(zhù)的優(yōu)勢讓ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架贏(yíng)得了市場(chǎng)的廣泛認可。2024年以來(lái),在三峽青口鹽場(chǎng)450MW漁光互補項目、東磁電建連云港650MW漁光互補項目、大唐天津寶坻漁光互補項目……都能看到ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架身影。連續承接大體量的柔性項目,不僅體現柔性支架技術(shù)在各大項目中應用規模的不斷擴大,同時(shí)也彰顯了ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架強大的市場(chǎng)滲透力和適應性。

最新市場(chǎng)數據也印證了這一點(diǎn),2024年上半年,深圳安泰科柔性支架出貨量已突破2GW,市場(chǎng)占有率高達四成以上,其項目的足跡遍布云南、江蘇、甘肅、浙江、廣東等多個(gè)省份。

沖破“爭議”

柔性支架正逐步獲得市場(chǎng)認可,然而當前柔性支架技術(shù)正處于不斷精進(jìn)與行業(yè)標準修訂的關(guān)鍵階段,許多企業(yè)涌進(jìn)這一領(lǐng)域,導致市場(chǎng)上出現了第一代、第二代和第三代產(chǎn)品混雜,各種結構方案并存、侵犯專(zhuān)利的現象時(shí)有發(fā)生的復雜格局,不僅給電站的安全性帶來(lái)了嚴重威脅,同時(shí)也阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展。

有業(yè)內人士指出,即便是第三代產(chǎn)品,其中也不乏結構設計不合理,未經(jīng)風(fēng)洞測試仿真測試驗證的方案,一旦這些支架出現故障,其不可重塑的特性,使得補救措施極為有限,從而導致極為慘重的損失。

對于柔性支架這類(lèi)大跨度結構而言,大風(fēng)是導致支架結構破壞的主因。我國地域廣闊,氣候多樣,大風(fēng)天氣頻繁且成因復雜,光伏電站不可避免地要面對大風(fēng)天氣的挑戰。根據中國氣象報社的報道,青藏高原的年大風(fēng)日數高達75天以上,內蒙古中北部與新疆西北部的大風(fēng)天數也超過(guò)了50天,東南沿海及其島嶼同樣頻繁受到大風(fēng)侵擾,年大風(fēng)日數多達50天以上,且這些地區還常受太平洋氣流影響,遭受臺風(fēng)等極端天氣的侵襲。

今年以來(lái),云南、山西、山東等省份的相關(guān)光伏電站遭受了強風(fēng)侵襲,導致部分安裝柔性支架的電站出現組件扭曲、碰撞,甚至支架垮塌的事故發(fā)生。

當然,也有項目在大風(fēng)考驗中表現出色,如廣東能源茂名茂南公館鎮的光伏復合項目,該項目位于臺風(fēng)頻繁且直接沖擊的區域,2023年面對“蘇拉”和“???rdquo;兩大超強臺風(fēng)的嚴峻挑戰時(shí),其柔性支架系統的基礎、鋼結構、主索等核心部分均穩固如初,成功抵御了14級臺風(fēng)的沖擊,項目中所采用的正是深圳安泰科提供的ATEC擎天晴索網(wǎng)柔性支架。

據了解,針對大風(fēng)壓環(huán)境,深圳安泰科對每個(gè)型號產(chǎn)品都進(jìn)行了嚴苛的風(fēng)洞試驗,確保柔性支架搭載組件結構在強風(fēng)環(huán)境下的穩定性。同時(shí),深圳安泰科與湖南大學(xué)、中南大學(xué)以及國內外知名的風(fēng)洞實(shí)驗室和風(fēng)工程研究中心緊密合作,對光伏支撐系統系列產(chǎn)品進(jìn)行了深入的剛性測壓試驗、動(dòng)態(tài)參數分析以及氣彈穩定性等多方面的研究。目前,深圳安泰科在該領(lǐng)域的研發(fā)投入已接近3000萬(wàn)元,通過(guò)一系列風(fēng)洞實(shí)驗、現場(chǎng)和實(shí)驗數據的積累,以及樣架測試的大數據分析,為支架的持續優(yōu)化和升級提供了堅實(shí)可靠的科學(xué)依據。

風(fēng)荷載之外,設備腐蝕防護也是眾多業(yè)主關(guān)注的焦點(diǎn)。柔性支架大多應用于山地、沙漠、水面等環(huán)境惡劣區域,所承受的腐蝕程度遠超一般環(huán)境。因而,安泰科擎天晴索網(wǎng)柔性支架在設計生產(chǎn)階段,便針對懸索、錨具、夾具等主要結構部件進(jìn)行了精密的防腐處理。在水面魚(yú)塘、沿海灘涂等對防腐要求高的環(huán)境中,采用了外部包裹聚氯乙烯護套、內部填充環(huán)氧樹(shù)脂的創(chuàng )新方法,來(lái)提升支架的抗腐蝕性和耐久性。

崇明陳家鎮100兆瓦漁光互補項目便是一個(gè)典型案例,項目東臨東海、南靠長(cháng)江,對支架的抗腐蝕性提出了極高要求。深圳安泰科團隊充分考慮當地環(huán)境,采用PHC管樁結構作為立柱,結合熱鍍鋅防腐技術(shù),對原材料和熱鍍鋅參數進(jìn)行了精細調整,成功滿(mǎn)足了防腐需求,為項目提供了持久穩定的保障。

一系列項目案例證明了新一代柔性支架在復雜場(chǎng)景中的必要性和可靠性。隨著(zhù)國內土地資源日益稀缺,西北的沙漠戈壁、西南的山地丘陵,以及東南沿海的灘涂地帶,正逐漸成為地面光伏建設的重中之重。無(wú)疑,柔性支架正迎來(lái)發(fā)展的春天。

 

供稿人:穆野

日期:2024年6月19日

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