光伏土地複合利用方案（柔性支架光伏趨勢下）

2023-08-07 10:16:29

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「碳達峰、碳中和」新形勢下，光伏電站的開發與應用正如火如荼。隨著國家鄉村振興戰略的提出，光伏與農村的結合也多次出現在相關政策文件中。3月31日，國家能源局發布了《定點幫扶和對口支援工作要點通知》，光伏被列為鄉村振興定點幫扶工作要點。但隨著土地資源的愈發緊張，尤其是在中東部省份，進一步提高土地利用價值成為「光伏 鄉村振興」的關鍵因素。

國家大戰略加持下，光伏 農業、漁業等複合項目的開發趨勢愈發明顯，這不僅意味著光伏電站的應用場景愈發多樣化，同時也對光伏電站的建設標準提出了更高的要求,尤其是土地的高效複合利用。

柔性支架——高效土地複合利用「利器」

「以往的光伏電站開發我們更偏重於光，而忽視了對農、漁的關注，如何把土地的複合利用做到更好，帶給我們一個新的思考。」通威新能源工程設計四川有限公司銷售服務總監翁曉軍在2022年中國光伏市場開發論壇上介紹到，「從目前行業的技術路線分析，柔性技術具備高效土地複合利用的特性。」

據翁曉軍介紹，柔性支架的優勢眾多，相比傳統光伏支架，柔性光伏支架抗裂性能好；柔性支架用鋼材量少，承重小，造價低；對場地基礎要求小，預裝性強，大大縮短了施工周期；大跨度和靈活的操作方式，可以實現最大化的土地空間利用率，保證通風性能好，發電效率高。

鑑於柔性支架靈活可調、佔地面積小的特點，使其具有廣泛的應用範圍，灘涂、漁塘、汙水廠、複雜山地、荒坡和水池等複雜地形都可利用，並且在國家大力倡導漁光互補、農光互補的前提下，柔性光伏支架具有廣闊的應用前景。

「事實上，柔性支架技術早在十幾年前就已經出現，之所以一直未能實現大規模、成批量應用的原因，主要是因為之前它存在的一些技術路線問題，使得行業對這項技術產生了質疑」，翁曉軍補充到。

首先是安全性。柔性支架索的疲勞循環使用壽命，隨著永久索力水平與應力變幅的增加而迅速下降；高索力及索力波動幅度增加系統成本的同時，增大了索的疲勞破壞（斷裂）風險。如何保證索25年甚至30年的壽命是一大挑戰。

其次是跨度、撓度、索系問題。目前大部分的光伏電站跨度普遍為15m~20m，很少電站可以做到25m，不滿足大跨度的要求。而國內很多項目選擇的撓度為1/100或1/50，超過了規範的2~4倍，使跨中存在扭轉現象，組串各組件平面不一致導致適配減少發電量。為了安全打地網，索系設計的很密集，形狀如蛛網，不能保證陣列下方有效淨空。

第三，索的耐候性也是行業關注的問題。目前1870MPa公稱抗拉強度鋼絲可實現A級鍍鋅，鍍鋅重量250g/m2等效厚度35μm,索的鍍鋅無法鍍到55μm以上，不能滿足室外使用時國標最低要求。所以各廠家採用熱鍍鋅塗油 再生PE保護，並帶來新的水面汙染風險，包括再生PE老化碎屑、油脂滴漏等。

另外，由於組件與索為剛性連接，索在安裝組件及後張拉過程中伸長，導致組件聯合受力，進一步增加組件隱裂風險及索疲勞斷裂風險。而現在很多組件廠家對於柔性技術的並不願意提供質保。這些問題形成了目前我們所看到的柔性支架應用現狀。

克服「痛點」，通威提供更優產品與解決方案

面對複合土地利用「門檻」提高以及柔性技術的困局，作為在複合光伏項目上經驗積累豐富的企業之一，通威新能源藉助在漁光互補方面的經驗，將來自於漁業經營的意見匯集到建設項目中去，創新研發了更安全、更耐久、成本更低、效率更高的柔性支架技術，幫助業界實現更高效的土地複合利用，為光伏電站開發和建設提供更多的選項和可能。

「幾年下來，我們總結了一些比較好的柔性技術路線特徵，形成了自己的核心優勢。現在通威柔性支架的淨跨度最大可以做到60米，每MW 50根立柱。一般項目淨跨度控制在40米左右，每MW 40根以內立柱，淨空可以做到10米，但是淨空是可調的」，翁曉軍表示。

據翁曉軍介紹，通威柔性支架技術通過了行業最嚴苛的氣動彈性模型試驗，三索的柔性索結構符合組件安全、雪載、風載等設計要求，最大抗載能力13級風內，在37.7m/s的風速下能夠保證每套系統的安全無損，同時沒有扭轉風險。

「近似0撓度的設計提升了系統抗負風的能力（避免了負風延遲響應區），規避了第三方方案下，組件安裝平面不一致帶來的電流失配問題。專有的Cross-Tie風致振動抑制技術，最大減振98%，系統穩如泰山。獨特的低恆載，低變幅，高冗餘系統架構，使鋼索磨損及疲勞損失大幅度減少，保證了25-30年的壽命。數據驗證通威鋼索壽命為第三方10倍」，翁曉軍坦言，「目前真正做到高冗餘、也就是安全備份的廠商並不多，因為安全備份代表著成本上升，而通威是自己投資、持有、運維為一體的，所以我們在這方面的思路與市場上不一樣。」

相比於傳統方案，柔性方案實現了部件數量、用鋼量、立柱數量大幅度減少，簡潔優雅的設計，保證了解決方案的成本競爭力和安裝的便捷性。同時，通威還引入了業界領先的鋅-5%鋁稀土合金預應力鋼絞線技術及環氧塗層鋼絞線技術，索體擠壓錨固前，預先浸塗SK323-AB雙組份灌封膠。鋁合金、不鏽鋼、熱滲鋅達到C4級別，抗腐蝕性能優異。

在不斷升級、成熟的技術支撐下，通威提出了新一代柔性支架設計理念和架構體系。基於仿張弦索桁架結構、Cross-Tie橫向減振體系等創新技術特徵的柔性支架結構，實現了單跨40m以上，連續920m的全球最大跨度零撓度組件安裝平面，兆瓦管樁（立柱）數量降低至50根以下，兆瓦用鋼量降低至15t以下，分別為傳統固定支架的1/6和1/3，全面領先行業。

通威柔性支架項目圖片

翁曉軍強調：「當有足夠大的通風以及足夠大的跨度，各方面指標都達到以後，整個項目的複合利用才存在可能性。而通威的產品設計，不僅可以實現複合項目實現上面發電 下面種植、養殖的雙收益，還可以在全面平價時代，幫助行業降低成本壓力。」

另外，翁曉軍還表示，「柔性支架技術開闢了電量增發的新途徑。組件上下表面通暢均勻的流場、更高的平均風速水平，增強組件風冷效果的同時，更均勻的溫度場可以規避組件間和電池間的失配現象，現場實測方陣有2%左右的增發。」

以下兩張圖是通威天津、常德項目的柔性與固定支架的利用小時數對比測試。根據兩組數據可以發現，柔性支架下的項目利用小時數均高於固定支架，發電效率也優於固定支架。

截至目前，在一些技術特徵得到保證的情況下，通威的柔性支架故障率幾乎可以實現0%，同時擁有全行業最長的1000多小時行業驗證時間；目前，通威新能源已在全國建成48座「漁光一體」電站，併網規模超過2.7GW，其中兩個百兆瓦級電站全部應用具有專利的柔性設計，在黑龍江、天津、湖北、四川、湖南、廣西、廣東等地，總規模超391MW的併網和在建項目也在充分發揮通威專利柔性支架設計的優勢。通威的專利柔性支架設計已然成為核心競爭力之一。

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