柔性支架：光伏+趋势下，土地高效复合利用“利器”
2022-05-06
中国电源产业网
导语：3月31日，国家能源局发布了《定点帮扶和对口支援工作要点通知》，光伏被列为乡村振兴定点帮扶工作要点。但随着土地资源的愈发紧张，尤其是在中东部省份，进一步提高土地利用价值成为“光伏+乡村振兴”的关键因素。
“碳达峰、碳中和”新形势下，光伏电站的开发与应用正如火如荼。随着国家乡村振兴战略的提出，光伏与农村的结合也多次出现在相关政策文件中。3月31日，国家能源局发布了《定点帮扶和对口支援工作要点通知》，光伏被列为乡村振兴定点帮扶工作要点。但随着土地资源的愈发紧张，尤其是在中东部省份，进一步提高土地利用价值成为“光伏+乡村振兴”的关键因素。
国家大战略加持下，光伏+农业、渔业等复合项目的开发趋势愈发明显，这不仅意味着光伏电站的应用场景愈发多样化，同时也对光伏电站的建设标准提出了更高的要求,尤其是土地的高效复合利用。
● 柔性支架——高效土地复合利用“利器”
“以往的光伏电站开发我们更偏重于光，而忽视了对农、渔的关注，如何把土地的复合利用做到更好，带给我们一个新的思考。”通威新能源工程设计四川有限公司销售服务总监翁晓军在2022年中国光伏市场开发论坛上介绍到，“从目前行业的技术路线分析，柔性技术具备高效土地复合利用的特性。”
据翁晓军介绍，柔性支架的优势众多，相比传统光伏支架，柔性光伏支架抗裂性能好；柔性支架用钢材量少，承重小，造价低；对场地基础要求小，预装性强，大大缩短了施工周期；大跨度和灵活的操作方式，可以实现最大化的土地空间利用率，保证通风性能好，发电效率高。
鉴于柔性支架灵活可调、占地面积小的特点，使其具有广泛的应用范围，滩涂、渔塘、污水厂、复杂山地、荒坡和水池等复杂地形都可利用，并且在国家大力倡导渔光互补、农光互补的前提下，柔性光伏支架具有广阔的应用前景。
“事实上，柔性支架技术早在十几年前就已经出现，之所以一直未能实现大规模、成批量应用的原因，主要是因为之前它存在的一些技术路线问题，使得行业对这项技术产生了质疑”，翁晓军补充到。
首先是安全性。柔性支架索的疲劳循环使用寿命，随着永久索力水平与应力变幅的增加而迅速下降；高索力及索力波动幅度增加系统成本的同时，增大了索的疲劳破坏（断裂）风险。如何保证索25年甚至30年的寿命是一大挑战。
其次是跨度、挠度、索系问题。目前大部分的光伏电站跨度普遍为15m~20m，很少电站可以做到25m，不满足大跨度的要求。而国内很多项目选择的挠度为1/100或1/50，超过了规范的2~4倍，使跨中存在扭转现象，组串各组件平面不一致导致适配减少发电量。为了安全打地网，索系设计的很密集，形状如蛛网，不能保证阵列下方有效净空。
第三，索的耐候性也是行业关注的问题。目前1870MPa公称抗拉强度钢丝可实现A级镀锌，镀锌重量250g/m2等效厚度35μm,索的镀锌无法镀到55μm以上，不能满足室外使用时国标最低要求。所以各厂家采用热镀锌涂油+再生PE保护，并带来新的水面污染风险，包括再生PE老化碎屑、油脂滴漏等。
另外，由于组件与索为刚性连接，索在安装组件及后张拉过程中伸长，导致组件联合受力，进一步增加组件隐裂风险及索疲劳断裂风险。而现在很多组件厂家对于柔性技术的并不愿意提供质保。这些问题形成了目前我们所看到的柔性支架应用现状。
● 克服“痛点”，通威提供更优产品与解决方案
面对复合土地利用“门槛”提高以及柔性技术的困局，作为在复合光伏项目上经验积累丰富的企业之一，通威新能源借助在渔光互补方面的经验，将来自于渔业经营的意见汇集到建设项目中去，创新研发了更安全、更耐久、成本更低、效率更高的柔性支架技术，帮助业界实现更高效的土地复合利用，为光伏电站开发和建设提供更多的选项和可能。
“几年下来，我们总结了一些比较好的柔性技术路线特征，形成了自己的核心优势。现在通威柔性支架的净跨度最大可以做到60米，每MW 50根立柱。一般项目净跨度控制在40米左右，每MW 40根以内立柱，净空可以做到10米，但是净空是可调的”，翁晓军表示。
据翁晓军介绍，通威柔性支架技术通过了行业最严苛的气动弹性模型试验，三索的柔性索结构符合组件安全、雪载、风载等设计要求，最大抗载能力13级风内，在37.7m/s的风速下能够保证每套系统的安全无损，同时没有扭转风险。
“近似0挠度的设计提升了系统抗负风的能力（避免了负风延迟响应区），规避了第三方方案下，组件安装平面不一致带来的电流失配问题。专有的Cross-Tie风致振动抑制技术，最大减振98%，系统稳如泰山。独特的低恒载，低变幅，高冗余系统架构，使钢索磨损及疲劳损失大幅度减少，保证了25-30年的寿命。数据验证通威钢索寿命为第三方10倍”，翁晓军坦言，“目前真正做到高冗余、也就是安全备份的厂商并不多，因为安全备份代表着成本上升，而通威是自己投资、持有、运维为一体的，所以我们在这方面的思路与市场上不一样。”
相比于传统方案，柔性方案实现了部件数量、用钢量、立柱数量大幅度减少，简洁优雅的设计，保证了解决方案的成本竞争力和安装的便捷性。同时，通威还引入了业界领先的锌-5%铝稀土合金预应力钢绞线技术及环氧涂层钢绞线技术，索体挤压锚固前，预先浸涂SK323-AB双组份灌封胶。铝合金、不锈钢、热渗锌达到C4级别，抗腐蚀性能优异。
在不断升级、成熟的技术支撑下，通威提出了新一代柔性支架设计理念和架构体系。基于仿张弦索桁架结构、Cross-Tie横向减振体系等创新技术特征的柔性支架结构，实现了单跨40m以上，连续920m的全球最大跨度零挠度组件安装平面，兆瓦管桩（立柱）数量降低至50根以下，兆瓦用钢量降低至15t以下，分别为传统固定支架的1/6和1/3，全面领先行业。
通威柔性支架项目图片
翁晓军强调：“当有足够大的通风以及足够大的跨度，各方面指标都达到以后，整个项目的复合利用才存在可能性。而通威的产品设计，不仅可以实现复合项目实现上面发电+下面种植、养殖的双收益，还可以在全面平价时代，帮助行业降低成本压力。”
另外，翁晓军还表示，“柔性支架技术开辟了电量增发的新途径。组件上下表面通畅均匀的流场、更高的平均风速水平，增强组件风冷效果的同时，更均匀的温度场可以规避组件间和电池间的失配现象，现场实测方阵有2%左右的增发。”
以下两张图是通威天津、常德项目的柔性与固定支架的利用小时数对比测试。根据两组数据可以发现，柔性支架下的项目利用小时数均高于固定支架，发电效率也优于固定支架。
截至目前，在一些技术特征得到保证的情况下，通威的柔性支架故障率几乎可以实现0%，同时拥有全行业最长的1000多小时行业验证时间；目前，通威新能源已在全国建成48座“渔光一体”电站，并网规模超过2.7GW，其中两个百兆瓦级电站全部应用具有专利的柔性设计，在黑龙江、天津、湖北、四川、湖南、广西、广东等地，总规模超391MW的并网和在建项目也在充分发挥通威专利柔性支架设计的优势。通威的专利柔性支架设计已然成为核心竞争力之一。（光伏联播）
编辑：中国电源产业网
来源：《电源工业》编辑部
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