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                            旋轉式單軸跟蹤光伏支架|太陽能跟蹤支架系統方案

                            2021-12-15 11:35:20??????點擊:

                            旋轉式單軸跟蹤光伏支架|太陽能跟蹤支架系統方案

                             

                            宇飛太陽能技術支持:根據市場需求,宇飛太陽能自主研發生產的旋轉式單軸跟蹤光伏支架|光伏跟蹤支架系統方案,因技術成熟發電效率高而深受廣大光伏用戶青睞,歡迎咨詢下單。

                            1、旋轉式單軸跟蹤光伏支架|太陽能跟蹤支架系統方案

                             

                             如上圖所示,垂直單軸跟蹤支架的產品結構采用整體單立柱的旋轉結構,整個立柱分為旋轉柱部分和固定柱部分,直徑220mm,高度1200mm,單機產品重量45公斤,全不銹鋼材料生產。

                            垂直單軸跟蹤立柱的上半部分為旋轉柱,下半部分為固定柱。整體采用不銹鋼材料,低溫、高濕環境下,不會變形,不會銹蝕,而且耐磨損,不銹鋼本身的硬度高,加上其獨特的旋轉加支撐結構,其抗風能力強。

                            該產品運輸方便、安裝簡單,真實產品不同方向外形如下:


                             

                                              垂直單軸跟蹤立柱外形

                            垂直單軸跟蹤立柱的旋轉柱內部,有48個直徑15mm不銹鋼鋼球作為滾動支撐,光伏板的重量時時刻刻壓在不銹鋼鋼球以及管子內部不銹鋼鋼板組成的旋轉平臺上,重載效果極佳,滾動摩擦力極小。如下圖所示:

                                        

                                        48個鋼球組成的滾動旋轉結構

                            垂直單軸跟蹤立柱的固定柱,最底部為固定基座,通過8M18的螺栓固定在水泥樁或者鋼管樁頂部,要求必須牢固固定,做到強度足夠,大風載荷下,所有傾覆力矩都集中在該處。

                            固定柱底部還包含一套完整的支撐桿用的旋轉固定環,4條光伏支架的支撐柱末端固定在這里,可以隨著光伏支架整體旋轉而沿著鋼管外壁旋轉,支撐著整個光伏支架的壓力。

                            光伏支架安裝后的外形如下,包括垂直單軸跟蹤立柱、光伏固定支架、支架支撐桿等設施。


                             

                                    

                             


                            2、垂直單軸跟蹤支架控制系統方案

                            垂直單軸跟蹤控制系統方案,采用TI公司成熟的zigbee無線網絡遠程工業控制技術,其單個模塊信號通訊傳輸距離200-500米,空曠環境傳輸距離可達1000米。

                            zigbee無線網絡組建穩定,一個網絡可以管理多達65000個終端,系統配置成熟,工作在2.4GHz免費頻道,無需支付無線頻率資源使用費用。

                            整個網絡配置1個協調器,協調器管理6個路由器,1個路由器又可以管理6個路由器和20個終端控制器,路由器又可以連接下一層級的路由器,網絡系統可以實現7層路由管理。

                            每臺垂直單軸跟蹤立柱由1個終端控制器管理,每20個終端控制器,配置1個路由器,終端控制器由路由器連接管理到整個無線網絡中。

                            中心機房的計算機內安裝專用的計算機控制軟件,計算機控制軟件通過串口輸出控制信號到zigbee的協調器,協調器發送無線信號到路由器,通過路由器,遠程控制所有光伏終端控制器,控制每個垂直單軸跟蹤太陽的運行,并做到所有垂直單軸跟蹤的方向角度同步一致。

                            系統內還包括風力、風向傳感器,中心計算機軟件隨時檢測風力大小數據和風向數據,如果達到預設標準,將緊急廣播,將所有光伏支架旋轉移動到與風向平行方向,以最小風阻側身讓過大風,最大限度降低強風對光伏電站的損害。

                            垂直單軸光伏跟蹤控制系統的拓撲結構如下圖所示:

                             

                             

                                     垂直單軸跟蹤zigbee無線網絡遠程控制系統方案

                             


                            3、垂直單軸跟蹤支架供電系統方案

                            由于旋轉立柱的電機為單獨供電以及獨立控制,所以必須為每臺立柱提供獨立的電源供應。

                            考慮到上述問題,我們將控制方案設計為采用無線遠程控制方案,用zigbee無線模塊將每個立柱的控制部分獨立出來,每個立柱都安裝一臺無線控制器,控制器內部包含一個416.8V3AH的鋰電池蓄電,保證電機的充足能源供應。鋰電池外圍含有電熱膜加熱保溫設施,在環境溫低于20度時,啟動加熱,高于30度時自動關閉,保證鋰電池處于恒溫工作環境。

                            電源采用小規模集中供電方式,設計方案如下圖所示:

                            每臺立柱的電機管功率為10W,啟動5-6秒后停止工作,5分鐘,再循環啟動,所以每個高壓模塊的功率為15W左右,可以保證16臺垂直單軸立柱電機的供電功率:

                             

                             


                            4、垂直單軸跟蹤支架傳動系統方案

                            垂直單軸跟蹤支架的傳動系統,包括電機、齒輪組和渦輪蝸桿組以及傳動機構、旋轉固定機構等等,上述結構集成在垂直單軸立柱內部,連接垂直單軸立柱的固定柱和垂直單軸立柱的旋轉柱。

                            電機安裝在垂直單軸跟蹤立柱固定柱的上部,通過齒輪組和渦輪蝸桿組及傳動裝置驅動上半部分旋轉柱的旋轉,進而帶動光伏支架及光伏組件的旋轉。

                            每臺設備都包含各自的限位開關電路、同步傳感控制電路、運行狀態監測電路等等,系統監測、控制配置設施完備。

                            光伏支架固定在垂直單軸立柱的頂端,垂直單軸立柱頂端接口板設計為傾角25度斜面,光伏板的傾角也順應安置傾角為25度。

                            垂直單軸跟蹤立柱,旋轉部分的最大范圍為正東到正西偏北30度,旋轉范圍210度,可以保證太陽升起后方位角時時刻刻垂直正對太陽,高緯度地區冬季正對太陽時間大約6-7小時,春秋季正對太陽時間9-10小時,夏季正對太陽時間最多可達14小時。

                            在俯仰角方向,如下圖所示,俯仰角由于被固定,導致太陽光線與光伏板垂直法線的夾角,在正負25度之間搖擺,早上太陽位置比較低,位于法線之下,中午太陽位置比較高,位于法線之上,但都會在法線附近;太陽的位置越靠近法線附近,其發電量越大;我們發現,在北緯23-北緯45度范圍內,傾角固定在25度,一年時間中,太陽的位置在光伏板法線正負10度的時間最長。進而其高功率發電輸出時間最長,總體輸出功率最大。

                               

                                         太陽在光伏板上方移動范圍示意圖

                             

                             

                             

                             

                            5、其它認為必要的說明

                                  (1)抗風能力方面特別介紹:

                             

                            旋轉立柱設計有支撐桿固定旋轉環,專門針對光伏支架面積大設計,將光伏支架最遠端固定支撐到立柱的最底部,剛性最好的位置,強力支撐光伏板,加上立柱有120厘米的高度,形成一個立體空間的支撐鋼結構,形成巨大的支撐力臂,大風對光伏板形成的風載荷沖擊力,大部分通過支撐桿傳遞到了固定柱的底部,進而傳遞到地面,巧妙地避開了大風載荷的沖擊,而且對垂直單軸跟蹤立柱旋轉柱等部件基本無任何負面影響。

                                              

                            這是平單軸結構無法做到的一種抗風結構。

                                (2)精確的旋轉刻度基礎設施配置:

                            該設備在跟蹤行業,系統首次引入旋轉刻度概念,作為方位角跟蹤控制的基礎設施,將追日控制方式數字化,高度同步一致,提高遠程網絡控制指令傳輸的抗干擾能力。

                            旋轉立柱追日方式,由于每個都是獨立配置,所以不能像平單軸跟蹤方式采用連桿等硬件方式來達到整齊劃一跟蹤太陽的目的,而且每個電機由于電源電壓、電流、負載、風力甚至立柱離電源距離的遠近距離等等外界影響因素,都可能影響每次旋轉的運行速度、驅動時間等等,不易保持均勻一致,這一切誤差累積都會導致旋轉角度會產生偏差,這樣將使光伏電站的跟蹤方向不一致,達不到整齊劃一的效果。

                            系統設備通過其自身結構優勢,在旋轉柱機構內部安置傳感器,加上數字控制電路配件,通過簡單的高、低電平指令組合控制旋轉立柱旋轉,使其具有極強的抗干擾能力;垂直單軸跟蹤立柱的終端控制器每接收一個有效指令,垂直單軸跟蹤立柱即旋轉1個刻度,到位即停,非??煽?、精準,角度控制0誤差,無論垂直單軸跟蹤立柱的數量有多少,其旋轉的方位角度與電機、電源、載荷、大風狀態等等因素都無關,大幅度簡化光伏電站跟蹤方位角的安裝、調試的復雜度,降低了整體的安裝費用。

                            設備將旋轉立柱的旋轉范圍從東到西分成100個刻度,每個刻度大約2.2度,即精度為±1.1度,整個旋轉范圍為220度,從東起點0開始,每個旋轉立柱每次旋轉的角度,能夠確保精確一致。

                            以旋轉刻度為基礎的高精度方位角控制技術,是計算機遠程控制整個光伏電廠的光伏板方位角精確控制方位的基礎。

                            3)旋轉驅動部件受力以及光伏板重心位置對設備壽命的影響

                            平單軸運行時光伏板的重心軌跡,在早上和晚上時間段,光伏板的傾角最大,回轉支承承受的傾覆力矩最大,時間一長,回轉支承容易損壞,這是不可避免的。為了避免這樣的問題被明顯的發現,所以大多數平單軸都會加一個叫阻尼器的設備,但是這不能根本解決設備被磨損、崩齒的實質問題。

                             

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