Analiza i rozwiązania problemów z trwałością dla systemów stojaków słonecznych

Wprowadzenie: Znaczenie systemów montażowych i wyzwań branżowych PV

Systemy montażu fotowoltaicznego słonecznego (PV) są podstawowymi strukturami podtrzymującymi systemy wytwarzania energii PV, bezpośrednio wpływające na wydajność, bezpieczeństwo i zwrot z inwestycji elektrowni. Jednak w przypadku rozmieszczenia projektów PV na dużą skalę w ostatnich latach kwestie takie jak korozja materialna i niewystarczająca siła stają się coraz bardziej widoczne, co prowadzi do przypadków rdzy, deformacji, a nawet upadku w ciągu zaledwie 3-5 lat pracy. Problemy te znacząco wpływają na żywotność ekonomiczną i niezawodność roślin PV.

Statystyki branżowe wskazują, że około 15% globalnych elektrowni PV doświadcza strat wytwarzania energii lub dodatkowych kosztów konserwacji z powodu awarii systemu montażowego, przy czym korozja jest szczególnie poważna w obszarach przybrzeżnych, wysokiej hutyczności i obszarach podatnych na zanieczyszczenia przemysłowe. W tym artykule systematycznie analizowano typowe przypadki awarii systemów montażowych PV, bada kluczowe technologie w naukach materialnych, procesach antykorozyjnych i optymalizacji strukturalnej oraz proponuje praktyczne rozwiązania branżowe.

I. Problemy z korozją w systemach montażowych PV: mechanizmy, studia przypadków i strategie ochrony

1. Analiza awarii korozji stalowych systemów montażowych

(1) Typowe problemy

• Brak galwanizacji lub niewystarczającej powłoki cynku (<85 μm): w środowisku wilgotnym, słonym lub kwaśnym systemy montażu stali węglowej rozwijają się w ciągu 1-2 lat, przy zmniejszeniu grubości ściany przekraczającej 10%, co prowadzi do znacznego osłabienia strukturalnego.

• Korozja spoiny: Niektóre systemy wykorzystują spawane połączenia bez spawania antykorozyjnego, powodując preferencyjną korozję w strefach spoin i tworząc słabe punkty strukturalne.

(2) Studium przypadku: incydent z korozją w elektrowni przybrzeżnej PV

• TŁO PROJEKTU: Przybrzeżna instalacja PV 100 mW zastosowała systemy montażu stali węglowej Q235 z powłoką cynku zaledwie 40 μm.

• Zidentyfikowane problem: Po 18 miesiącach działania inspekcje ujawniły plamy rdzy na prawie 30% systemów montażowych, z niektórymi kolumnami skorodowanymi na głębokości 1 mm, zmniejszając pojemność obciążenia o 25%.

• Przyczyny główne:

• Niewylana powłoka cynku nie blokowała penetracji jonów chlorkowych.

• Otwarte projekty spoiny umożliwiły naciekanie wody deszczowej, przyspieszając korozję.

(3) Rozwiązania

• Ulepszone standardy galwanizacji:

• Standardowe środowiska: powłoka cynku ≥85 μm (GB/T 13912).

• Środowiska o wysokiej korozji (obszary przybrzeżne/przemysłowe): powłoka cynku ≥120 μm lub 'galwanizacja gorąca + powłoka epoksydowa ' podwójna ochrona.

• Zoptymalizowane procesy spawania:

• Użyj spawania TIG, aby zmniejszyć żużlę i zastosuj farbę bogatą w cynk po spaw.

• Promuj przykręcone połączenia w stosunku do spawania, aby zminimalizować ryzyko korozji.

2. Awaria anodowanych filmów w aluminiowych systemach montażowych

(1) Manifestacje problemów

• Niewystarczająca anodowana grubość filmu (<10 μm): przedłużona ekspozycja na UV powoduje sproszkowanie i obieranie, zagrażając ochronie.

• Korozja galwaniczna: bezpośredni kontakt między aluminium a stalą nierdzewną lub węglową tworzy korozję elektrochemiczną z powodu potencjalnych różnic.

(2) Rozwiązania

• Zwiększone obróbka powierzchni:

• Folia anodowana ≥15 μm (np. Stop aluminium 6061-T6).

• Powłoki fluorowęglowe lub PVDF w celu poprawy odporności na pogodę.

• Unikaj odmiennego kontaktu metalu:

• Użyj nylonowych przekładek lub taśmy izolacyjnej do izolowania aluminium ze stali.

• Wolić systemy montażowe wszechstronne.

Ii. Niewystarczająca wytrzymałość materiału: optymalizacja od wyboru materiału do konstrukcji konstrukcyjnej

1. Ryzyko stalowych materiałów stalowych

(1) Studium przypadku: deformacja wiązki w rozproszonym projekcie PV

• Opis wydania: Stal niezgodna (granica plastyczności <200mPa) spowodowała ugięcie wiązki przekraczające L/150 pod obciążeniem śniegu, zmieniając przechylenie panelu i zmniejszając moc wyjściową o 10%.

• Porównanie standardów branżowych:

  Materiał Typ	GB/T 13912 Wymagania	rzeczywistą wartość testu
  Q235b Stal	Granica plastyczności ≥235MPa	190MPA
  6061 Aluminium	Wytrzymałość na rozciąganie ≥260MPA	210MPA

(2) Rozwiązania

• Ścisłe kwalifikacje materialne:

• Stal: aktualizacja do Q355b (50% wyższa granica plastyczności niż Q235b).

• Aluminium: Wolić 6082-T6 (wytrzymałość na rozciąganie ≥310MPA).

• Ulepszone obliczenia obciążenia:

• Projektowanie 30-letnie obciążenia wiatrem/śniegiem.

• Rozważ obciążenia dynamiczne (np. IEC 61400-2 dla efektów podmuchu).

2. Innowacje strukturalne

• Projekty trójkątne kratownicy: 40% wyższa odporność na wiatr niż systemy jednopilowe.

• Regulowane systemy montażowe: mechanizmy hydrauliczne/elektryczne dla zdolności do adaptacji klimatu.

Iii. Trendy branżowe i przyszłe technologie

1. Zaawansowane materiały antykorozyjne:

• Powłoki grafenowe: Wydłużyć żywotność usług ponad 30 lat.

• Mocowania polimeru z włókna szklanego (FRP): odporne na korozję i lekkie.

2. Inteligentne monitorowanie:

• Wbudowane czujniki korozji do śledzenia zdrowia w czasie rzeczywistym.

• Kontrole dronów napędzane AI do wykrywania rdzy/deformacji.

3. Ściślejsze globalne standardy:

• Certyfikacja UE EN 1090 dla odporności na spawanie/korozję.

• Us Ul 2703 nakazuje oceny obciążenia wiatrem.

Wniosek: Optymalizacja kosztów cyklu życia

Wybór materiałów, ochrona korozji i projekt konstrukcyjny muszą równoważyć koszty z góry z długoterminową konserwacją. Przykłady:

• Rośliny przybrzeżne: powłoka o wysokiej zawartości (120 μm) + okresowe obniżki kosztów cyklu życia o 30%.

• Obszary o wysokiej zawartości: aluminiowe projekty kratownic o wysokiej wytrzymałości zmniejszają zużycie materiału o 20%, jednocześnie zwiększając bezpieczeństwo.

Przyszłe postępy w materiałach i inteligentnym O&M doprowadzą systemy montażu PV w kierunku dłuższego życia, wyższej niezawodności i niższych kosztów konserwacji, wspierając zrównoważoną ekspansję globalnej PV.