太陽能在全球能源結(jié)構(gòu)中的比重持續(xù)增大,具有極大的開發(fā)潛力。
“十三五”我國光伏發(fā)電總裝機容量達到1. 5× 10^8kW,我國光伏產(chǎn)業(yè)在“十三五”將保持高速發(fā)展態(tài)勢,同時“十三五”光伏行業(yè)的一個重要使命是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。
太陽能光伏支架作為光伏產(chǎn)業(yè)鏈的配套產(chǎn)品,其安全性、適用性以及耐久性成為光伏系統(tǒng)在發(fā)電有效期內(nèi)安全服役的關(guān)鍵因素。
目前,太陽能光伏支架材質(zhì)主要為載重很大的金屬,常用的材料有熱浸鍍鋅鋼、不銹鋼與鋁合金,且太陽能電池組件一般均安裝于室外,因此傳統(tǒng)支架極易遭受腐蝕、生銹及鹽害等問題,同時在多組件組裝時,載重大給安裝帶來了較多不便。因此支架的耐久性和輕量化是未來趨勢。
近年來,樹脂基復合材料輕質(zhì)高強、耐腐蝕、耐老化、電氣絕緣性好及材料各向異性等特性已被人們逐步認識,隨著對復合材料的研究逐步深入,其應(yīng)用越來越廣。
復合材料光伏支架作為光伏系統(tǒng)的重要承力部件,其耐老化性能優(yōu)良與否直接影響所承載的電力設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性。
復合材料光伏支架多應(yīng)用于地域空曠、環(huán)境惡劣的戶外,常年經(jīng)受高低溫、風、雨、強日照的影響,在實際運行中面臨的是諸多因素共同影響下的老化,其老化速度更快,而在復合材料諸多老化研究中,目前大多研究的是單一因素下的老化評估,因此開展支架材料多因子老化試驗,評估老化性能,對光伏系統(tǒng)的安全運行具有重要意義。
結(jié)合復合材料的材料特性,進行支架結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)強度可靠性校驗及支架用材料本體特性研究,分析復合材料光伏支架在實際工程中應(yīng)用的可行性。得出結(jié)論為:
(1)通過計算分析,復合材料光伏支架各構(gòu)件強度均可滿足風荷載、自重荷載、雪荷載和地震荷載的組合荷載要求;
(2)通過風洞測試,以復合材料為基材制備的光伏支架安全性能滿足不低于28 m/s 的風載要求,結(jié)構(gòu)安全可靠;
(3)經(jīng)歷4000h多因子老化試驗后,樹脂基體模量保留率大于100%,復合材料模量保留率可達93. 6%,表現(xiàn)出良好的耐老化特性,對設(shè)備安全運行意義重大;
(4)通過試驗現(xiàn)象可知,同等老化條件下,金屬易銹蝕失效,而復合材料仍具備良好的耐老化特性;
(5)復合材料密度為金屬的1 /4.具有輕質(zhì)高強的特性,便于施工安裝,節(jié)約施工成本。同時,復合材料光伏支架耐老化腐蝕性優(yōu)良,亦可節(jié)約后期維護成本。