光伏跟蹤支架原理及使用建議

　　隨著光伏電價(jià)下調(diào)的預(yù)期不斷明朗，跟蹤支架因具有較高的性?xún)r(jià)比，其應(yīng)用呈現(xiàn)出爆發(fā)成長(zhǎng)。似乎光伏跟蹤系統(tǒng)的春天即將來(lái)臨。

　　本文首先通過(guò)對(duì)跟蹤支架的分類(lèi)；結(jié)合參與的幾個(gè)典型電站的跟蹤支架的實(shí)際運(yùn)行情況；提出跟蹤支架發(fā)展需注意的幾點(diǎn)建議。

　　2014年光伏跟蹤支架在國(guó)內(nèi)部分光伏電站出現(xiàn)較大規(guī)模的應(yīng)用。根據(jù)中國(guó)太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)李軍表示：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)2015年國(guó)內(nèi)跟蹤支架招標(biāo)額達(dá)到1.2GW。

　　全球光伏跟蹤市場(chǎng)規(guī)模2014年達(dá)到了2GW，2020年將累計(jì)達(dá)到30GW到40GW。中國(guó)的跟蹤器市場(chǎng)在2015年也出現(xiàn)一個(gè)爆發(fā)，預(yù)計(jì)可達(dá)500MW的安裝量，2016年有望暴增至1.5GW的安裝量。

　　本文將首先闡述跟蹤支架的工作原理及分類(lèi)，再結(jié)合部分光伏電站的實(shí)際運(yùn)行情況。提出跟蹤支架的使用建議。

　　一、跟蹤系統(tǒng)基本原理與分類(lèi)

　　光伏跟蹤系統(tǒng)是用來(lái)輔助光伏組件精確跟蹤太陽(yáng)能，提高太陽(yáng)能利用的控制設(shè)備。

　　現(xiàn)在有兩種太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)，一種是以光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，即用光學(xué)檢測(cè)傳感器監(jiān)視太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)方向從而控制支架系統(tǒng)追蹤太陽(yáng)的運(yùn)行。還有一種是以計(jì)算太陽(yáng)運(yùn)行軌跡的方法來(lái)控制支架。

　　跟蹤系統(tǒng)從跟蹤的軸數(shù)來(lái)分，可以分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩種。

　　單軸跟蹤的分類(lèi)較雜，主要分方位角單軸跟蹤（N-S軸）和俯仰角單軸跟蹤（E-S軸）。根據(jù)支架有無(wú)傾角，傾斜、平單軸跟蹤系統(tǒng)；

　　根據(jù)對(duì)跟蹤支架的控制方式：分單體式、聯(lián)動(dòng)式。上述各種方式，將組成形式多樣的單軸跟蹤系統(tǒng)。（注：一般無(wú)帶傾角的E-S軸單軸跟蹤系統(tǒng)）

　　例如某單軸跟蹤系統(tǒng)命名為：傾斜單軸跟蹤系統(tǒng)（N-S軸、單體式）

　　雙軸跟蹤可以分為俯仰—方位角跟蹤和極軸跟蹤兩種方式；

　　跟蹤支架系統(tǒng)一般包含動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)等等），減速箱部分，轉(zhuǎn)動(dòng)部分；在支架設(shè)計(jì)的時(shí)候綜合考慮系統(tǒng)的可靠性，可維護(hù)性，以及維護(hù)成本。

　　二、典型案例的方案過(guò)程及現(xiàn)狀

　　本章節(jié)涉及案例主要為國(guó)內(nèi)較早配置跟蹤系統(tǒng)的光伏電站（后續(xù)將根據(jù)部分同仁提供的一些案例及運(yùn)行情況對(duì)近兩年的跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行闡述）：

　　（一）“甘肅敦煌10兆瓦光伏并網(wǎng)發(fā)電特許權(quán)示范項(xiàng)目”

　　項(xiàng)目10MWp采用平單軸跟蹤支架（N-S軸、單體式）；

　　本電站為國(guó)家能源局首座光伏特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目，電站于2009年底部分投產(chǎn)，2010年4月全部建設(shè)完成。2010年至2013年電站運(yùn)行較好，發(fā)電量達(dá)到預(yù)期值。電站在方案設(shè)計(jì)階段，業(yè)主方根據(jù)對(duì)當(dāng)時(shí)技術(shù)的調(diào)研情況：采用平單軸支架。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)跟蹤支架廠家較少的情況下，在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段及招標(biāo)階段，采用了“設(shè)備+全壽命期維護(hù)”的招標(biāo)模式，對(duì)支架設(shè)備商的后期維護(hù)提出約束。其中主要參數(shù)如下：

　　1）環(huán)境溫度：－25℃～+40℃；

　　2）海拔高度：1200m；

　　3）最大風(fēng)速：14m/s；（在采取保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)能抵抗42m/s極端風(fēng)速）

　　4）正常條件下的使用壽命不低于25年，整個(gè)水平單軸跟蹤系統(tǒng)可利用率至少應(yīng)為99.9%。

　　5）水平單軸跟蹤系統(tǒng)在惡劣氣候（如：強(qiáng)風(fēng)、冰雹等）條件下的保護(hù)動(dòng)作；

　　6）西北干旱、風(fēng)沙大的地區(qū)特點(diǎn)，提出如何在風(fēng)沙情況下防止水平單軸跟蹤系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)部件防卡澀、老化的措施。

......等等。

　　截止目前，在光伏電站的實(shí)際運(yùn)行中，設(shè)備供貨商履約情況較好?，F(xiàn)場(chǎng)常駐設(shè)備后期維護(hù)人員，基本保證了電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

　?。ǘX太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏電站（一區(qū)）

　　其中5MWp為斜單軸跟蹤支架（非最優(yōu)角度斜單軸，N-S軸、單體式），2010年7月投產(chǎn)；

　?。ㄈX太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏電站（二區(qū)）

　　其中0.1MWp水平單軸跟蹤（N-S軸、聯(lián)動(dòng)式）支架、0.1MWp斜單軸跟蹤支架、0.1MWp雙軸跟蹤支架，2010年5月投產(chǎn)；

　　上述兩個(gè)項(xiàng)目，詳細(xì)設(shè)計(jì)工作開(kāi)始于2009年初。

　　一區(qū)原計(jì)劃全部采用斜單軸跟蹤支架，在綜合技術(shù)咨詢(xún)意見(jiàn)、當(dāng)?shù)赝恋貎r(jià)格、設(shè)備當(dāng)時(shí)制造水平等因素。施工圖階段，50%采用斜單軸跟蹤支架。

　　二區(qū)項(xiàng)目，投資方于2009年5月對(duì)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的跟蹤支架廠家及其實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，并結(jié)合前期《可研》設(shè)計(jì)中的《科研規(guī)劃專(zhuān)篇》的建議：僅對(duì)各類(lèi)支架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性嘗試。

　　上述兩個(gè)項(xiàng)目組織設(shè)備招標(biāo)時(shí)，設(shè)備參數(shù)與工程（一）中的要求基本一致，主要區(qū)別在于考慮了西南地區(qū)的地形、地貌、氣候特點(diǎn)等針對(duì)性因素。

　　一區(qū)的跟蹤支架運(yùn)行均未達(dá)到預(yù)期效果，因地形、地貌的復(fù)雜等原因，目前跟蹤支架運(yùn)行不理想。

　　二區(qū)的跟蹤支架前期工作狀態(tài)較好，目前除水平單軸跟蹤繼續(xù)較好的運(yùn)行外，其余工作狀態(tài)較差。架前期工作狀態(tài)較好，目前除水平單軸跟蹤繼續(xù)較好的運(yùn)行外，其余工作狀態(tài)不理想。

　?。ㄋ模X光伏并網(wǎng)電站

　　其中約7kW雙軸跟蹤支架（CPV），2012年投產(chǎn)。

　　CPV電站自國(guó)內(nèi)大規(guī)模建設(shè)光伏電站之初，即有多家涉及。但大規(guī)模應(yīng)用的較少，尤其在目前光伏組件價(jià)格大幅下跌后，鮮見(jiàn)有實(shí)際工程投產(chǎn)。

　　本項(xiàng)目的7kW雙軸跟蹤支架（CPV）涉及的雙軸跟蹤系統(tǒng)，自系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)。其實(shí)際發(fā)電量不理想。