NEXTracker网络研讨会:在大规模太阳能跟踪器部署时代风的设计研究

常景电力

可观看下面原文处的网络研讨会视频 (YouTube)。 或者直接下载网络研讨会幻灯片,请单击此处。 GTM___NEXTracker___09.18.18_Webinar_Slid…

NEXTracker网络研讨会:在大规模太阳能跟踪器部署时代风的设计研究

可观看下面原文处的网络研讨会视频 (YouTube)。

或者直接下载网络研讨会幻灯片,请单击此处。

GTM___NEXTracker___09.18.18_Webinar_Slides

对于那些在网络研讨会期间提交问题的人,谢谢。我们已经编译了您的问题并在下面回答了它们。

涵盖的主题:

测试方法
模块指南和跟踪器架构
收藏策略和
设计风
天气,气候和地理相关
基于代码的设计
测试方法

问:CPP Wind Engineering Consultants用于风力研究的方法和RWDI使用的方法有什么区别?

答:两者都尽可能地遵循ASCE 49实验室(两个实验室都有助于编写这个风洞测试标准)。但是一些研究需要的方法不仅仅是传统的,记录完备的技术,特别是太阳能技术。例如,大多数风洞测试假定比例范围为1:400。传统上,风洞,数据采集方法等都适用于这些类型的尺度。当您在1:30模拟太阳能结构时会发生什么?根据CPP的经验,需要重新调整数据处理方法和结果,以便在这些较小的范围内进行测试,并且将更改下一版本的ASCE 49以反映这一点。

这真的突出了同行评审的重要性。您可以让CPP审查RWDI的工作,或其他着名的选项,如加拿大西安大略大学和美国佛罗里达州。

在这项研究中,我们开始使用经典桥梁不稳定性方程进行不稳定性调查,然后进行截面模型试验(CFD和风洞)。这些方法中的一些预测了实际上的稳定性,存在着舞动或涡旋锁定。事实证明,进行多排气动弹性研究对于完全表征稳定边界是必要的。

问:静态分析期间是否记录了瞬时峰值系数,或者在测试期间记录了系数的平均值?

答:记录整个加载时间序列。设计中使用的峰值压力是统计处理的峰值。结构工程应始终以峰值载荷完成 – 统计峰值是ASCE 7和其他风荷载标准中所有载荷的基础。

问:在什么阶段进行静态风洞试验,抖振动力学研究和不稳定性 – 进行多种测试?这些是由EPC公司为个别项目完成的吗?

答:这三项研究对产品进行一次。这些研究的建议由支架公司应用于每个站点,以确定装载策略和风荷载。 EPC将使用产生的负载。

问:决定进行气动弹性风洞分析的风速需要哪些统计学研究?

答:要确定是否需要进行气动弹性测试,我们建议进行筛选,以确定跟踪器的尺寸,刚度和阻尼。

模块指南和跟踪器架构

问:使用First Solar模块定义跟踪器设计参数时需要考虑哪些特殊注意事项?

答:NEXTracker分析这些模块的重量,弦长和安装。在静态和动态载荷的结构计算中考虑了重量和弦长。由于这是一个无框模块,我们将夹子放在模块的末端,以确保在重风荷载下不会出现滑动或移动。

问:您对使用太阳能跟踪器的无框模块有何看法?

答:First Solar在处理无框模块的安装方面做得很好。主要区别在于抓握点,夹子放置在模块的末端,以确保即使在强风荷载下也能保证安全。然而,First Solar Series 6是框架式的,遵循框架模块的这种趋势偏好。

问:在模型风洞试验中,您如何确保模型代表真实跟踪器的动态特性?

答:这些系统的气动弹性测试要求匹配一些与刚度,阻尼和固有频率相关的缩放参数。与大多数建模一样,您做得对的证据来自对全尺寸数据的验证。

问:您对与临界风速相关的1P与2P跟踪器架构有何看法?由于弦长较大,2P会变差吗?

答:与风速相关,2P总是会有更大的负荷。之前的思想是将零度存放在零度,因为这是对抗高静载荷的最佳方法。然而,实践证明,由于动力学,这是一个不安全的位置。由于弦长对扭矩有平方影响,因此可以使1P跟踪器的负载增加400%。当涡流在模块边缘上脱落时,这可能导致扭转的舞动,因此如果在高风速期间保持在水平位置则会造成大量损坏。

问:与跟踪器相比,固定倾斜结构的动态效果有多明显?

答:我们没有固定倾斜系统不稳定的证据,但抖动动力学(模态激励)对于固定倾斜和跟踪器一样重要。这些可以将静态风荷载增加2或3倍,具体取决于阻尼,设计风速和固有频率。

 

发挥战略

问:哪个倾斜角度在整排上产生最高扭矩?

答:从动力学角度来看,存放更高的倾斜会增加动态尾流抖动效果 – 这将增加行上的扭矩。通过阻尼和适当的结构分析可以在很大程度上减轻这些因素。然而,在较低的倾斜角度下存放会导致不稳定性 – 导致扭矩不断增加,直到排本身发生故障,这不能通过阻尼或更强的管来经济地解决。

问:对于像飓风 – 风速/风暴这样的强风事件,你建议采用什么装备角度?

答:在强风暴或任何风事件中,最好以适当的阻尼收纳高角度。水平附近的任何东西都可能导致扭转的舞动和巨大的损坏。

问:在高倾角时,PV电池的局部压力峰值是多少?看起来很可能是微裂纹。

答:在飓风中,您可以看到快速变化的峰值局部压力超过5000帕斯卡(100 psf)。我们无法评论这可能会如何影响微裂纹或PV可靠性。这不仅仅是我们必须看到的静态负载;由于结构的移动,PV可能受到加速和应力。

问:在恒定的风速下,气动弹性不稳定性是否也会发生?您不需要湍流风流来专门启动气动弹性不稳定性。

答:没错,您不需要湍流就能看到不稳定性,但它会对临界风速的确切值产生影响。

设计风

问:在设计阶段,EPC应该如何选择最好,最具成本效益的追踪器? NEXTracker在提案阶段仍然执行特定于站点的分析吗?

答:NEXTracker为每个项目提案关闭执行特定于站点的分析。为了节省成本,我们力求始终拥有完整的行,以及尽可能少的外部行(E / W边缘行)。最重要的是,应该对真正的平均能源成本(LCOE)成本进行评估,这是在系统寿命结束时而不仅仅是前期安装成本。如果不进行适当的分析,例如风洞和可靠性测试,可能会发生停机和损坏。

问:模块导轨短路会导致微裂纹怎么办?

答:微裂纹有几个原因。然而,从支架模块导轨的角度来看,主要原因是太阳能电池板随时间的移动。减少这种情况的最佳方法是减少模块的动态。如证据所示,在高角度存放会降低动力,因为阻尼器可以使跟踪器稳定在该位置。

问:在现场,你如何正确监控风?风速传感器的典型或最佳分布是什么?

答:风传感器应放置在场地的所有角落,通常相距500-1000米。

问:考虑到这些风力分析的成本,那么小型企业应该做些什么呢?是否有可供选择的经过验证的库存供应商/代码?

答:遗憾的是,我们无法改变确实存在进入壁垒的物理或复杂性。这不是太阳能支架所特有的。可能有供应商和顾问提供较便宜的分析,但这可能无法经受同行评审,如果没有验证,则不太可能准确。

问:如果更大的情况更糟(例如4米对2米的和弦),那么为什么CSP低谷如此之大(大约6米的抛物面反射镜)?

答:过分简化说大一点是“更糟糕”。每个跟踪器设计都需要考虑正确的负载并执行自己的成本效益分析。在您的示例中,大型设计驱动器可能是传输传热流体所需的管道长度。使用较大的镜面可减少整体长度。

问:如何将扭矩管连接到模块导轨的U型螺栓受风影响,您如何评估它们?

答:U型螺栓或其任何部件必须针对其收集的静态和动态负载进行设计。特别是,太阳能设计中经常忽略动态效应。即使您的智能设备稳定,它仍可能在行结束时振荡。重要的是要质疑在组件设计中是否考虑了这种振荡的加速度。

问:高级软件控制系统如何在风力事件期间帮助保护跟踪系统?

答:高级软件确实在风事件中降低风险方面起着关键作用。在最基本的水平,风速计读取一定的风速,当超过收起风速阈值时,现场自动进入选定的收纳角。

问:湍流水平如何影响面板上的涡流?

答:湍流趋于扩大平均风速带,在此处存在明显的涡旋脱落。重要的是区分接近风中的湍流与阵列内部的湍流,这是由于涡旋脱落造成的。后者在2-4 Hz时有更多的能量。

问:有没有一种方法可以估算结构的固有频率与风引起的激励频率相匹配的风速?

答:您可以通过使用斯特劳哈尔数fD / U = 0.12来估计这一点,其中D是垂直投影高度,U是跟踪器高度的平均风速,f是固有频率。但在湍流中,涡旋脱落覆盖了一个很宽的峰值(从0.05到0.2,有时更宽),因此这种估计的用途有限。 “抖振动力学研究”是全风荷载分析的支柱之一,这就是我们所需要的。

问:您的追踪器对高速风事件的反应时间是多少?

答:根据当前的跟踪角度,零到两分钟。

问:夹子怎么样?他们可以被大风力/阵风松散吗?

答:为风荷载产生的静力和动力设计所有部件非常重要。如果对紧固件施加不充分的预加载,则可能导致随着时间的推移而松动。紧固件中的预载荷应超过预期载荷。

问:像Tacoma Narrows桥那样的跟踪器会出现颤动吗?

答:不稳定性与塔科马海峡大桥相似,因为该桥的运动也主要是扭转的。但两种结构之间存在足够大的差异,气动弹性流体 – 结构相互作用的建模根本不同。例如,桥的重量很重要,但对于相对较轻的PV板并不重要。

天气,气候和地理相关

问:NEXTracker控制系统是否通过将跟踪器移动到安全的收纳角来响应动态负载?如果动态负载发生变化,控制器如何选择合适的收纳角?

答:NEXTracker在一个站点周围使用风速计,当测量风速阈值时,风速计会进入收起状态。我们考虑了该站点的峰值风速和收纳角处的动态载荷。

问:随着太阳能发电厂迁移到更多的北方气候,雪负荷变得更加重要,NEXTracker会不会评论雪装载的考虑因素?

答:目前的建筑规范旨在解释静态结构积雪的几天。对于移动结构,雪荷载没有统一的标准,但最直接的工程方法是执行蒙特卡罗模拟,该模拟考虑了落雪中跟踪器的性质。迄今为止,尽管在大雪地区拥有数百兆瓦的跟踪器,但NEXTracker并未发生与雪有关的故障。但是,我们相信,在这个领域需要进行更多的研究。

问:由于基础/土壤的变化,您对动态特性有多大影响?

答:固定倾斜系统往往对土壤刚度敏感,因为固定倾斜系统的大多数振动模式都围绕着桥墩的灵活性。对于跟踪系统,模式形状倾向于更集中于实际跟踪器结构本身。值得注意的是,不同的土壤不仅会影响振动的频率,还会影响阻尼。

问:如果你有一个位于飓风区的站点,你会为NEXTracker系统提供什么角度来最好地保护整个系统 – 模块,支架,基础?

答:在任何风力事件中,最好是以高角度存放,尤其是飓风。 NEXTracker全天候监控其所有站点,如果飓风进入该特定站点附近,我们会先发制人。

 

基于代码的设计

问:考虑风测试和动态分析,通过适当的协议可以减少多少总体运行和维护费用?

答:这取决于跟踪器模型和许多其他变量,这使得很难评估。光伏电站通常由于不正确的存放(0度)而受损,并且部分地点可以被消灭。最重要的是,当跟踪器不运行时,停机会导致项目所有者的巨大收入损失。

问:为什么NEXTracker会经常推荐Rick Category 1用于太阳能项目,因为他们知道这会增加动态不稳定性和结构性故障的风险?

答:NEXTracker遵循ASCE 7中规定的风险类别,其中大多数项目都符合风险类别1.如网络研讨会中所述,它通常不是某个站点的峰值风速,而是可能导致最大风速的平均风速由于这些事件的频率造成的损害。虽然在类别1的较低风速下整体风险明显较大,但与第2类相比,我们的Gen2跟踪器的风力事件为零。

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