隨著光伏電價下調的預期不斷明朗,跟蹤支架因具有較高的性價比,其應用呈現出爆發成長。似乎光伏跟蹤系統的春天即將來臨。
本文首先通過對跟蹤支架的分類;結合參與的幾個典型電站的跟蹤支架的實際運行情況;提出跟蹤支架發展需注意的幾點建議。
2014年光伏跟蹤支架在國內部分光伏電站出現較大規模的應用。根據中國太陽能跟蹤系統產業聯盟副秘書長李軍表示:據不完全統計2015年國內跟蹤支架招標額達到1.2GW。
全球光伏跟蹤市場規模2014年達到了2GW,2020年將累計達到30GW到40GW。中國的跟蹤器市場在2015年也出現一個爆發,預計可達500MW的安裝量,2016年有望暴增至1.5GW的安裝量。
本文將首先闡述跟蹤支架的工作原理及分類,再結合部分光伏電站的實際運行情況。提出跟蹤支架的使用建議。
一、跟蹤系統基本原理與分類
光伏跟蹤系統是用來輔助光伏組件精確跟蹤太陽能,提高太陽能利用的控制設備。
現在有兩種太陽能跟蹤技術,一種是以光學檢測技術,即用光學檢測傳感器監視太陽的運動方向從而控制支架系統追蹤太陽的運行。還有一種是以計算太陽運行軌跡的方法來控制支架。
跟蹤系統從跟蹤的軸數來分,可以分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩種。
單軸跟蹤的分類較雜,主要分方位角單軸跟蹤(N-S軸)和俯仰角單軸跟蹤(E-S軸)。根據支架有無傾角,傾斜、平單軸跟蹤系統;
根據對跟蹤支架的控制方式:分單體式、聯動式。上述各種方式,將組成形式多樣的單軸跟蹤系統。(注:一般無帶傾角的E-S軸單軸跟蹤系統)
例如某單軸跟蹤系統命名為:傾斜單軸跟蹤系統(N-S軸、單體式)
雙軸跟蹤可以分為俯仰—方位角跟蹤和極軸跟蹤兩種方式;
跟蹤支架系統一般包含動力部分(電動機驅動,液壓驅動等等),減速箱部分,轉動部分;在支架設計的時候綜合考慮系統的可靠性,可維護性,以及維護成本。
二、典型案例的方案過程及現狀
本章節涉及案例主要為國內較早配置跟蹤系統的光伏電站(后續將根據部分同仁提供的一些案例及運行情況對近兩年的跟蹤系統進行闡述):
(一)“甘肅敦煌10兆瓦光伏并網發電特許權示范項目”
項目10MWp采用平單軸跟蹤支架(N-S軸、單體式);
本電站為國家能源局首座光伏特許權招標項目,電站于2009年底部分投產,2010年4月全部建設完成。2010年至2013年電站運行較好,發電量達到預期值。電站在方案設計階段,業主方根據對當時技術的調研情況:采用平單軸支架。當時國內跟蹤支架廠家較少的情況下,在詳細設計階段及招標階段,采用了“設備+全壽命期維護”的招標模式,對支架設備商的后期維護提出約束。其中主要參數如下:
導讀:隨著光伏電價下調的預期不斷明朗,跟蹤支架因具有較高的性價比,其應用呈現出爆發成長。似乎光伏跟蹤系統的春天即將來臨。
1)環境溫度:-25℃~+40℃;
2)海拔高度:1200m;
3)最大風速:14m/s;(在采取保護動作后,應能抵抗42m/s極端風速)
4)正常條件下的使用壽命不低于25年,整個水平單軸跟蹤系統可利用率至少應為99.9%。
5)水平單軸跟蹤系統在惡劣氣候(如:強風、冰雹等)條件下的保護動作;
6)西北干旱、風沙大的地區特點,提出如何在風沙情況下防止水平單軸跟蹤系統的機械轉動、傳動部件防卡澀、老化的措施。
......等等。
截止目前,在光伏電站的實際運行中,設備供貨商履約情況較好。現場常駐設備后期維護人員,基本保證了電站的穩定運行。
(二)XX太陽能并網光伏電站(一區)
其中5MWp為斜單軸跟蹤支架(非最優角度斜單軸,N-S軸、單體式),2010年7月投產;
(三)XX太陽能并網光伏電站(二區)
其中0.1MWp水平單軸跟蹤(N-S軸、聯動式)支架、0.1MWp斜單軸跟蹤支架、0.1MWp雙軸跟蹤支架,2010年5月投產;
上述兩個項目,詳細設計工作開始于2009年初。
一區原計劃全部采用斜單軸跟蹤支架,在綜合技術咨詢意見、當地土地價格、設備當時制造水平等因素。施工圖階段,50%采用斜單軸跟蹤支架。
二區項目,投資方于2009年5月對當時國內市場的跟蹤支架廠家及其實驗案例進行實地調研,并結合前期《可研》設計中的《科研規劃專篇》的建議:僅對各類支架進行實驗性嘗試。
上述兩個項目組織設備招標時,設備參數與工程(一)中的要求基本一致,主要區別在于考慮了西南地區的地形、地貌、氣候特點等針對性因素。
一區的跟蹤支架運行均未達到預期效果,因地形、地貌的復雜等原因,目前跟蹤支架運行不理想。
二區的跟蹤支架前期工作狀態較好,目前除水平單軸跟蹤繼續較好的運行外,其余工作狀態較差。架前期工作狀態較好,目前除水平單軸跟蹤繼續較好的運行外,其余工作狀態不理想。
(四)XX光伏并網電站
其中約7kW雙軸跟蹤支架(CPV),2012年投產。
CPV電站自國內大規模建設光伏電站之初,即有多家涉及。但大規模應用的較少,尤其在目前光伏組件價格大幅下跌后,鮮見有實際工程投產。
本項目的7kW雙軸跟蹤支架(CPV)涉及的雙軸跟蹤系統,自系統投運以來。其實際發電量不理想。