Einführung
Mit dem rasanten Wachstum der neuen Energiebranche in den letzten Jahren sind die Landressourcen für PV-Anlagen immer knapper geworden. Um die effiziente Nutzung von PV-Systemen in verschiedenen Anwendungsszenarien zu maximieren, hat sich das flexible PV-Montagesystem als innovative Lösung herausgestellt.
Funktionsprinzip
Das Kernprinzip flexibler PV-Stützen besteht im Aufbau eines „Spannungsausgleichssystems“, bei dem durch Vorspannung und räumliche Seilnetzstruktur eine stabile Stützung erreicht wird. Der Arbeitsprozess lässt sich in drei Punkten zusammenfassen:
- Fundamentbefestigung: Als feste Endpunkte des Spannsystems werden an beiden Enden der Baufläche Betonpfähle oder Stahlkonstruktionsstützen installiert. In einigen komplexen Szenarien werden Ankerstangen und Schrägseile hinzugefügt, um die Verankerungswirkung zu verstärken.
- Spannkonstruktion: Hochfeste Stahlstränge und andere flexible Materialien werden zwischen den Endpunkten gespannt und fixiert. Die Vorspannung wird durch einen abgestuften Spannprozess aufgebracht, um eine stabile tragende Struktur zu bilden, wobei die Spannungsabweichung streng auf weniger als oder gleich 5 % kontrolliert wird.
- Modulinstallation: PV-Module werden mit speziellen Klemmen an den tragenden Kabeln befestigt, um eine integrale Anordnung zu bilden. Die Kabelnetzstruktur kann sich bei Umgebungsveränderungen (z. B. Temperaturausdehnung und -kontraktion, Windeinwirkung) leicht verformen, wodurch Spannungen verteilt werden und gleichzeitig die stabile Lage der Module aufrechterhalten wird, um strukturelle Schäden zu vermeiden.
Dieses Design durchbricht die Belastungsbeschränkungen starrer Stützen und erzielt den Effekt von „Flexibilität mit Steifigkeit“. Es kann externe Belastungsenergie durch flexible Verformung absorbieren und die Gesamtstabilität durch Vorspannungsverriegelung aufrechterhalten, was zu einer besseren Risikobeständigkeit in extremen Umgebungen führt.
Wichtige technische Elemente
1. Auswahl des Kernmaterials
Materialien sind die Grundlage für eine flexible Stützleistung und erfordern ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Wetterbeständigkeit und geringem Gewicht. Tragende Kabel-benutzen meist verzinkte Stahllitzen der Güteklasse 1860 MPa oder mit Epoxidharz gefüllte Stahllitzen.-Ersteres bietet Kostenkontrolle, während Letzteres eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit für Umgebungen mit hohem-Salznebel und hoher-Luftfeuchtigkeit bietet. Modulklemmen bestehen aus wetterbeständigen Polymeren oder Edelstahl 316, um sicherzustellen, dass sie bei längerem Gebrauch weder altern noch reißen. Das Verankerungssystem wählt je nach Anwendung gerippte Bewehrungsankerstangen (für konventionelle Landszenarien) oder Basaltfaser-Verbundspannglieder (für Offshore-Szenarien mit hoher -Korrosion) aus, um Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auszugleichen.
2. Vorspannungskontrolltechnologie
Die Vorspannung ist die zentrale Garantie für die Stabilität des Trägers und erfordert eine präzise Planung und Konstruktion. Es wird ein abgestufter Spannprozess angewendet, um die Spannung schrittweise in mehreren Stufen aufzubringen, die Belastung des Kabelnetzes dynamisch auszugleichen und eine Entspannung oder einen Bruch des Kabels aufgrund lokaler Spannungskonzentrationen zu vermeiden. Mittlerweile werden professionelle Geräte verwendet, um die Kabelspannung in Echtzeit zu überwachen, mit dynamischen Anpassungen basierend auf Änderungen der Umgebungstemperatur, um sicherzustellen, dass die Spannungsabweichung während des gesamten Lebenszyklus den Designschwellenwert nicht überschreitet und die stabile geometrische Form des Trägers erhalten bleibt.
3.Windwiderstand und Strukturoptimierungsdesign
Um Windlastherausforderungen in verschiedenen Umgebungen zu begegnen, verwenden flexible Stützen ein Verbunddesign aus „räumlichem Kabelnetz + Windwiderstandssystem“. Hauptkabel tragen die Hauptlast in Ost--West-Richtung, während zwischen-Reihen flexible windbeständige-Kabel und Querträger in Nord--Süd-Richtung hinzugefügt werden, um ein dreidimensionales Spannungsausgleichssystem zu bilden. Durch Windkanaltests bestätigt (Testwindgeschwindigkeit liegt im Allgemeinen über 46 m/s), kann die Optimierung der Dämpfungseigenschaften des Kabelnetzes Taifune oder starke Böen der Stärke 12-17 effektiv widerstehen und Modulkollisionen und Mikrorisse vermeiden. Darüber hinaus reduziert die Konstruktion mit großer Spannweite die Anzahl der Pfähle (der Pfahlverbrauch pro MW kann von 329 auf 64 reduziert werden), wodurch Geländeschäden und Baukosten minimiert werden.
4.Ankersystemtechnologie
Das Verankerungssystem ist der Schlüssel zur Spannungsübertragung und hat direkten Einfluss auf die Gesamtsicherheit der Stütze. Unter den Ankerstangenprodukten weisen HPB300-Ankerstangen aus Stahl eine geringe Dehnung und eine bequeme Installation auf und sind für trockene Landumgebungen geeignet. Verzinkte, ungebundene Stahllitzen für Schrägseile werden aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit für Offshore- und Küstenprojekte bevorzugt. Die Schlüsseltechnologie liegt in der versiegelten Korrosionsschutzbehandlung von Verankerungen und Kabeln, die sicherstellt, dass in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und hohem Salznebel keine Lecks oder Korrosion auftreten und die Lebensdauer verlängert wird.
Anwendungsszenarien
1. Komplexe Berg- und Hügelgebiete
Flexible Stützen können sich an Gelände mit Neigungen über 40 Grad anpassen. Durch die Neigungsanpassung und flexible Anordnung wird eine vollständige Modulabdeckung ohne aufwändige Geländenivellierung erreicht. Beim Projekt Huaneng Qin County in Shanxi werden die Stützen entsprechend der Welligkeit des Hangs angepasst, wodurch die Plattenanordnungsdichte pro Flächeneinheit deutlich verbessert wird. Das Lanzhou Honggu-Projekt in Gansu reduziert den Grundbauaufwand durch eine Konstruktion mit großen Spannweiten und maximiert so den Schutz fragiler ökologischer Landschaftsformen.
„PV+“-Integrationsszenarien
PV+Landwirtschaft: Mit einer Spannweite von 33 Metern und einer Bauhöhe von 5,5 Metern kann es über Ackerland, Obstgärten und Pilzgewächshäusern errichtet werden. Das Huadian Yichuan-Projekt in Shaanxi realisiert die Koordination von „PV+Apfel“, hält die Lichtdurchlässigkeit des Apfels über 70 % und gewährleistet die doppelte Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktion und der Vorteile der Stromerzeugung.
PV+Fischerei: Geeignet für Fischteichszenarien an der Küste und im Binnenland. Das Taifun--resistente Design und die große Bauhöhe gewährleisten nicht nur die Sicherheit von PV-Anlagen, sondern beeinträchtigen auch den Fischereibetrieb nicht. Das Wenchang 100 MW PV-Fischereiprojekt in Hainan erreichte bei Taifunen der Stärke 17 „null Schäden“, und das Qingyuan-Projekt in Guangdong reduzierte auch die Wasserverdunstung in Fischteichen.
PV+medizinische Bepflanzung: Das Yimen-Projekt in Yunnan errichtete Stützen über Pflanzflächen für chinesische Kräutermedizin, um „Stromerzeugung auf den Panels und Bepflanzung unter den Panels“ zu realisieren und die tiefgreifende Integration neuer Energien und typischer Landwirtschaft zu fördern.
3. Ökologisch sensible und besondere Gebiete
In ökologisch fragilen Gebieten wie Wüsten und dem Lössplateau reduzieren flexible Stützen Pfahlaushub und Oberflächenschäden. Die unter den PV-Modulen gebildete Mikroumgebung reduziert die Wasserverdunstung und schützt das Vegetationswachstum. In Szenarien wie Autobahnraststätten und Steigungen kann das 15-35 Meter große-Spannungsdesign an Räume wie Parkplätze sowie Lade- und Wechselstationen angepasst werden und so zum Aufbau von „Null-Kohlenstoff-Raststätten“ beitragen.
Branchentrends und Marktstatus
1. Nachhaltiges Marktwachstum Die weltweite Branche der flexiblen PV-Unterstützung erlebt eine Phase rasanter Entwicklung. Es wird erwartet, dass der Gesamtproduktionswert von 2025 bis 2031 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 8,2 % erreichen und bis 2031 5,796 Milliarden US-Dollar übersteigen wird. Als wichtiger Produktions- und Anwendungsmarkt wächst die Marktnachfrage in China aufgrund der enormen PV-Entwicklung und „PV+“-Richtlinien weiter, wobei der Marktanteil führender Unternehmen allmählich zunimmt.
2.Technologische Innovationsrichtungen
- Integration von Flexibilität und Tracking: Kombination intelligenter Tracking-Technologie mit flexiblen Halterungen, um eine Solarnachführung von ±60 Grad zu erreichen. Das Kubuqi-Projekt in der Inneren Mongolei steigerte die jährliche Stromerzeugung um 12,3 % im Vergleich zu festen Strukturen und passte sich zur Verbesserung der Vorteile an den „Peak{3}}Valley-Strompreismechanismus an.
- Intelligentes Upgrade: Optimierung der Spannungskontroll- und Verfolgungsstrategien durch KI-Algorithmen, um die Anpassungsfähigkeit bei extremen Wetterbedingungen zu verbessern und die Betriebs- und Wartungskosten zu senken.
- Materialiteration: Verwendung von Zink-Aluminium-Magnesiumbeschichtungen, Basaltverbundwerkstoffen usw., um den Stahlverbrauch weiter zu reduzieren, die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und die Lebensdauer der Stützen zu verlängern.
3.Layout der großen Hersteller Derzeit bildet der Markt ein Wettbewerbsmuster mit der Beteiligung chinesischer und ausländischer Unternehmen. Zu den internationalen Herstellern gehören Schletter Group und ESDEC, während inländische führende Unternehmen Longi Green Energy Technology, Trina Solar und Arctech Solar umfassen. Unter anderem nimmt Longi Green Energy Technology mit seiner Taifun-resistenten Technologie und Multi-Szenario-Lösungen eine führende Position bei PV--Fischerei- und Bergprojekten ein.
Abschluss
Mit der Kernlogik „flexible Struktur + Spannungsausgleich“ durchbrechen flexible PV-Stützen die Einschränkungen herkömmlicher PV-Stützen in Bezug auf Gelände und Raum und verwirklichen die vielfältigen Werte „Sicherheit und Zuverlässigkeit, Kostenreduzierung und Effizienzsteigerung sowie Umweltfreundlichkeit“. Ihre Eigenschaften wie große Spannweite, hohe Durchfahrtshöhe und starke Anpassungsfähigkeit erweitern nicht nur die Grenzen von PV-Anwendungen, sondern fördern auch die tiefgreifende Integration neuer Energien mit Landwirtschaft, Fischerei und Umweltschutz und werden zu einer wichtigen unterstützenden Technologie im Kontext der Energiewende.
Mit der Weiterentwicklung der Materialtechnologie und der intelligenten Modernisierung werden flexible Träger in Bereichen wie „Wüste, Gobi und Wüste“, Offshore-PV und Renovierung bestehender Projekte eine größere Rolle spielen und der qualitativ hochwertigen Entwicklung der PV-Branche nachhaltige Impulse verleihen. In Zukunft werden die vielfältigen Anwendungsmodelle, die auf flexiblen Trägern basieren, den Bodenwert weiter freisetzen und dazu beitragen, die koordinierte Entwicklung von Energie und Ökologie im Rahmen der „Dual Carbon“-Ziele zu erreichen.
Stichwort
Flexibles PV-Montagesystem, Vorspannungsspannung, „PV+“-Integrationsszenarien, PV+Fischerei, PV+medizinische Bepflanzung, flexible Solarzukunft in Europa, Unterschiede zwischen Festneigungs- und Tracker-Montagesystemen für Solaranlagen
