Фотоэлектрическая генерация энергии

ВведениеВ условиях усиления глобального потепления феномен Эль-Ниньо создает все более серьезные проблемы для фотоэлектрические электростанцииМногие экстремальные климатические явления, которые никогда прежде не наблюдались, в настоящее время влияют на современные стандарты проектирования в нашей отрасли. СодержаниеГлава первая: Катастрофа обрушивается с небаГлава вторая: Взрывной удар внизГлава третья: Внезапное увеличение скорости ветраГлава четвёртая: Внезапное изменение направления ветраГлава пятая: Пробуждение отрасли Глава первая: Катастрофа обрушивается с неба17 марта 2025 года, 4 часа утра, Техас, США. Дождь за окном моросил всю ночь. Внезапно раздался ослепительный раскат грома, словно острый меч, рассекший кромешную тьму неба. Сразу после этого яростный ветер, словно дикий зверь, освободившийся от невидимых оков, дико завыл и занесся по земле. Странные потрескивающие звуки, появившиеся позже, постепенно нарушили спокойствие маленького городка. «Я крепко спала, когда меня внезапно разбудил громкий шум, как будто кто-то бросал камни в мой дом. Домохозяйка Луна, давшая интервью, всё ещё была потрясена. Но камни летели со всех сторон, без всякой закономерности. Я была в ужасе. Лошади в конюшне непрерывно ржали. Этот звук был очень пугающим».▽ грозовая погода Вскоре рассвело, и дождь прекратился. Рано утром опытный полицейский Фрэнк ехал по шоссе № 36. Раньше, если повернуть направо на перекрестке впереди, можно было проехать мимо фотоэлектрической электростанции. Однако сегодня перед его глазами предстала пугающая картина. Это была разветвленная система слежения. На изначально чёрных компонентах появились отверстия различного размера, покрывающие их, словно снежинки.▽ Компонент был разбит градом ▽ Трекер был поврежден градом В последние годы, под сильным влиянием глобального потепления, феномен Эль-Ниньо приобретает все большую значимость. Экстремальные климатические явления, которые когда-то считались крайне редкими, происходящими раз в сто или даже тысячу лет, теперь стали происходить довольно часто.Традиционные методы проектирования часто предусматривают предварительное планирование для обеспечения полной надежности. Однако возникновение экстремальных погодных явлений становится все более нерегулярным и непредсказуемым.▽ Трекер был поврежден торнадо ▽ Пожары на фотоэлектрических электростанциях происходят часто. Среди многочисленных экстремальных погодных условий есть одно, которое особенно сильно вызывает головную боль. Его возникновение не ограничено временем или географическим положением.Подобно невидимому призраку, оно незаметно окутывает территорию, где может возникнуть кризис, представляя огромную угрозу для фотоэлектрических электростанций. Глава вторая: Взрывной удар внизГрозы — распространённое метеорологическое явление, и их возникновение обычно приходится на сумерки или ночь. Во время гроз часто накапливается большое количество водяного пара, образуя таким образом серию «подвижных крепостей» с динамическими характеристиками, которые быстро перемещаются по земле.▽ Изображение облаков во время грозы Эти мобильные крепости обычно несут на себе множество мощного вооружения. При благоприятных условиях крепости начинают наземные атаки, вызывая суровые погодные явления, такие как проливные дожди, град и сильные ветры.Наиболее существенное воздействие на фотоэлектрические трекеры оказывает локальный климатический фактор, вызванный грозами: нисходящие потоки воздуха.▽ Взрывной удар вниз Даунбурст (или нисходящий воздушный поток) — это локальное и мелкомасштабное сильное нисходящее воздушное течение. Когда это сильное воздушное течение достигает земли, оно порождает разрушительные линейные сильные ветры.Это как "воздушная бомба". Угроза, исходящая от этой «воздушной бомбы» для фотоэлектрических трекеров, исходит главным образом из двух аспектов: • внезапное увеличение скорости ветра, при котором скорость ветра быстро возрастает за короткий промежуток времени; • Направление ветра резко и быстро меняется за короткий промежуток времени. Глава третья: Внезапное увеличение скорости ветраТем, кто знаком с фотоэлектрическими трекерами, следует знать, что при превышении определенной скорости ветра трекер переходит в режим защиты от сильного ветра. В этом режиме трекер поворачивается на наиболее выгодный для себя угол и останавливается под этим углом, чтобы противостоять экстремальным скоростям ветра. Отсюда следует, что для трекера важны два ключевых параметра скорости ветра:• Рабочая скорость ветра: минимальная скорость ветра, при которой включается режим сильного ветра.• Экстремальная скорость ветра: максимальная скорость ветра, которую можно выдержать при данном угле швартовки. Невольно возникает вопрос: если трекер активирует режим сильного ветра, и скорость ветра будет продолжать расти во время его вращения, какое влияние это окажет на конструкцию трекера?Для обсуждения этого вопроса необходимо ввести метеорологический термин: «внезапное увеличение скорости ветра». ▽ Два типа нисходящих потоков вызывают резкое увеличение скорости ветра.Микропорыв (Часть 1)Деречо (Часть 2)Внезапное увеличение скорости ветра, то есть резкое повышение скорости ветра за короткий промежуток времени, может привести к тому, что трекер не сможет вовремя адаптироваться к углу сильного ветра и может быть выведен из строя. Это явление особенно опасно для трекеров с одноточечным приводом, использующих режим стыковки с наветренной стороны.▽ График резкого увеличения скорости ветра в определенном регионе Ближнего Востока за прошедшие годы(Опорная скорость 15 м/с, 3 с при 10 м)Скорость ветра может увеличиться с 15 м/с до 33 м/с в течение 2 минут.Скорость ветра резко возросла до 9 метров в секунду в минуту. Для трекеров с одноточечным приводом 0° является наиболее неблагоприятным углом. Чем ближе к 0°, тем хуже устойчивость трекера. Если трекер припаркован лицом к ветру, но в это время находится на подветренной стороне, после перехода в режим защиты от ветра трекеру необходимо развернуться в противоположном направлении, что обычно называется «поворотом». Такое отслеживание в виде «разворота на 180 градусов» неизбежно приведет к тому, что система «пройдет» 0°. В результате трекер будет становиться все более нестабильным по мере вращения, а критическая скорость ветра Ucr будет все больше и больше падать. Трекер постепенно войдет в «опасную зону». Если в это время скорость ветра резко возрастет, так называемый режим защиты от сильного ветра может перейти в «режим самоубийства при сильном ветре», и отслеживание в виде «разворота на 180 градусов» действительно будет означать разворот на 180 градусов. ▽ Одноточечный привод, обеспечивающий "швартовку против ветра"Невозможно избежать рисков, связанных с внезапным увеличением скорости ветра. Проблема внезапного увеличения скорости ветра становится все более серьезной, особенно в районах пустыни Гоби. Из-за большой разницы температур между днем ​​и ночью многие трекеры получили повреждения различной степени тяжести, в основном связанные с внезапным увеличением скорости ветра. Однако, помимо внезапного увеличения скорости ветра, еще одной потенциальной угрозой является внезапное изменение направления ветра.▽ Внезапное усиление ветра повредило трекеры в одном из районов Ближнего Востока. Глава четвёртая: Внезапное изменение направления ветраДля снижения ветрового давления на модули и повышения их структурной устойчивости в традиционных системах слежения за солнцем обычно используется стратегия защиты «стыковки против ветра», то есть модули располагаются в направлении ветра.Однако направление ветра не является постоянным. При определенных экстремальных погодных условиях, например, при сильном воздушном потоке, направление ветра может внезапно измениться.В этот момент трекеру необходимо немедленно скорректировать угол наклона, чтобы предотвратить повреждения, вызванные ветром, дующим с задней стороны компонента.▽ Для сокращения времени вращения трекера используется быстродействующий двигатель. Для резкого изменения направления ветра, вызванного нисходящим потоком воздуха, характерна кратковременность и высокая скорость. и даже может развернуться на 180 градусов за пять минут.Это означает, что у трекера есть всего пять минут, чтобы завершить регулировку угла. Многие производители трекеров осознали эту проблему и внедрили высокопроизводительные двигатели для увеличения скорости вращения трекеров.▽ Направление ветра изменилось на 180 градусов за пять минут. К сожалению, большинство производителей трекеров используют стратегию парковки под большим углом — 60° против ветра. В худшем случае, чтобы повернуть с 60° на восток на 60° на запад, трекеру необходимо повернуться на 120°. Из-за быстрого изменения направления ветра, даже при использовании мощного двигателя, у трекера остается всего пять минут, что затрудняет достижение заданной позиции до изменения направления ветра. По этой причине производители трекеров предложили стратегию остановки при любом угле ветра, что означает, что независимо от изменения направления ветра, трекер остановится в положении максимального угла, наиболее близком к текущему углу слежения. ▽ Многим производителям систем слежения пришлось отказаться от стыковки против ветра.Перейдите на стратегию парковки «под большим углом без учета направления ветра».Изображение выше: PVHИзображение ниже: GameChange Данная конструкция нарушает традиционный режим «стыковки с наветренной стороны», поскольку в этом случае трекер должен выдерживать максимальную скорость ветра при максимальном угле наклона на подветренной стороне. Это предъявляет чрезвычайно высокие требования к структурной надежности всей системы слежения, а также представляет серьезную проблему для несущей способности компонентов. ▽ Как правило, давление отрыва компонентов слишком велико, когда они защищены от ветра. Глава пятая: Пробуждение отраслиПосле тайфуна в Иордании в 2018 году произошло первое пробуждение интереса к ветроэнергетическим системам. В область ветроэнергетики были вложены значительные финансовые и человеческие ресурсы. Важность ветроэнергетики глубоко укоренилась в сердцах людей. Многие выдающиеся инженеры освоили определенные знания в этой области и могут даже соперничать с ведущими учеными-специалистами по ветроэнергетике. В настоящее время ущерб, причиненный фотоэлектрическим электростанциям экстремальными погодными условиями, вновь вызвал тревогу в отрасли систем слежения. Многие проекты сталкиваются с ситуациями, которые никогда ранее не возникали. В большинстве случаев экстремальные погодные условия не были проверены и проанализированы на ранних этапах проектирования. Таким образом, можно предсказать, что в будущем «атмосферные науки» станут важным фактором при проектировании трекеров и неизбежно приведут ко второму подъему индустрии трекеров. ▽ Атмосферные науки — это раздел наук о Земле. Между тем, многие сторонние организации также обратили внимание на серьезные проблемы, которые экстремальные погодные условия создают для фотоэлектрических креплений. Например, такие организации, как VDE и RETC, продемонстрировали выдающиеся результаты в области исследований устойчивости к граду. В качестве примера можно привести независимую некоммерческую организацию RMI в Соединенных Штатах. Эта организация опубликовала три аналитических отчета о влиянии экстремальных погодных условий на крепления для фотоэлектрических панелей. Отчеты подробные и отличаются высоким профессионализмом, являясь важным источником информации для отрасли. Помимо помощи сторонних организаций, сами производители трекеров также активно изучают методы получения реальных метеорологических данных. Сравнивая и анализируя результаты испытаний в аэродинамической трубе, они стремятся оптимизировать конструкцию трекеров и повысить их способность справляться с экстремальными погодными условиями.▽ Кампус NREL ФлэтайронсОткрытая испытательная база ветропарка, оснащенная приборами NX и ATI. ▽ Проект интегрированной микросети Пуэртольяно в ИспанииИспытательная база открытой ветроэлектростанции Arctech Индустрия фотоэлектрических трекеров столкнулась с многочисленными трудностями и проблемами на своем пути. Экстремальные погодные явления, безусловно, ужасают, но они преодолимы. Однако, когда мы стоим на перепутье трансформации отрасли, незаметно возникает более масштабный кризис. ➡️Мы будем рады вашему визиту на наш сайт и возможности обсудить с вами более подробную техническую информацию о солнечной энергии: https://www.esolarfirst.com