光伏跟踪支架原理及使用建议

　　随着光伏电价下调的预期不断明朗，跟踪支架因具有较高的性价比，其应用呈现出爆发成长。似乎光伏跟踪系统的春天即将来临。

　　本文首先通过对跟踪支架的分类；结合参与的几个典型电站的跟踪支架的实际运行情况；提出跟踪支架发展需注意的几点建议。

　　2014年光伏跟踪支架在国内部分光伏电站出现较大规模的应用。根据中国太阳能跟踪系统产业联盟副秘书长李军表示：据不完全统计2015年国内跟踪支架招标额达到1.2GW。

　　全球光伏跟踪市场规模2014年达到了2GW，2020年将累计达到30GW到40GW。中国的跟踪器市场在2015年也出现一个爆发，预计可达500MW的安装量，2016年有望暴增至1.5GW的安装量。

　　本文将首先阐述跟踪支架的工作原理及分类，再结合部分光伏电站的实际运行情况。提出跟踪支架的使用建议。

　　一、跟踪系统基本原理与分类

　　光伏跟踪系统是用来辅助光伏组件精确跟踪太阳能，提高太阳能利用的控制设备。

　　现在有两种太阳能跟踪技术，一种是以光学检测技术，即用光学检测传感器监视太阳的运动方向从而控制支架系统追踪太阳的运行。还有一种是以计算太阳运行轨迹的方法来控制支架。

　　跟踪系统从跟踪的轴数来分，可以分为单轴跟踪和双轴跟踪两种。

　　单轴跟踪的分类较杂，主要分方位角单轴跟踪（N-S轴）和俯仰角单轴跟踪（E-S轴）。根据支架有无倾角，倾斜、平单轴跟踪系统；

　　根据对跟踪支架的控制方式：分单体式、联动式。上述各种方式，将组成形式多样的单轴跟踪系统。（注：一般无带倾角的E-S轴单轴跟踪系统）

　　例如某单轴跟踪系统命名为：倾斜单轴跟踪系统（N-S轴、单体式）

　　双轴跟踪可以分为俯仰—方位角跟踪和极轴跟踪两种方式；

　　跟踪支架系统一般包含动力部分（电动机驱动，液压驱动等等），减速箱部分，转动部分；在支架设计的时候综合考虑系统的可靠性，可维护性，以及维护成本。

　　二、典型案例的方案过程及现状

　　本章节涉及案例主要为国内较早配置跟踪系统的光伏电站（后续将根据部分同仁提供的一些案例及运行情况对近两年的跟踪系统进行阐述）：

　　（一）“甘肃敦煌10兆瓦光伏并网发电特许权示范项目”

　　项目10MWp采用平单轴跟踪支架（N-S轴、单体式）；

　　本电站为国家能源局首座光伏特许权招标项目，电站于2009年底部分投产，2010年4月全部建设完成。2010年至2013年电站运行较好，发电量达到预期值。电站在方案设计阶段，业主方根据对当时技术的调研情况：采用平单轴支架。当时国内跟踪支架厂家较少的情况下，在详细设计阶段及招标阶段，采用了“设备+全寿命期维护”的招标模式，对支架设备商的后期维护提出约束。其中主要参数如下：

　　1）环境温度：－25℃～+40℃；

　　2）海拔高度：1200m；

　　3）最大风速：14m/s；（在采取保护动作后，应能抵抗42m/s极端风速）

　　4）正常条件下的使用寿命不低于25年，整个水平单轴跟踪系统可利用率至少应为99.9%。

　　5）水平单轴跟踪系统在恶劣气候（如：强风、冰雹等）条件下的保护动作；

　　6）西北干旱、风沙大的地区特点，提出如何在风沙情况下防止水平单轴跟踪系统的机械转动、传动部件防卡涩、老化的措施。

......等等。

　　截止目前，在光伏电站的实际运行中，设备供货商履约情况较好。现场常驻设备后期维护人员，基本保证了电站的稳定运行。

　　（二）XX太阳能并网光伏电站（一区）

　　其中5MWp为斜单轴跟踪支架（非最优角度斜单轴，N-S轴、单体式），2010年7月投产；

　　（三）XX太阳能并网光伏电站（二区）

　　其中0.1MWp水平单轴跟踪（N-S轴、联动式）支架、0.1MWp斜单轴跟踪支架、0.1MWp双轴跟踪支架，2010年5月投产；

　　上述两个项目，详细设计工作开始于2009年初。

　　一区原计划全部采用斜单轴跟踪支架，在综合技术咨询意见、当地土地价格、设备当时制造水平等因素。施工图阶段，50%采用斜单轴跟踪支架。

　　二区项目，投资方于2009年5月对当时国内市场的跟踪支架厂家及其实验案例进行实地调研，并结合前期《可研》设计中的《科研规划专篇》的建议：仅对各类支架进行实验性尝试。

　　上述两个项目组织设备招标时，设备参数与工程（一）中的要求基本一致，主要区别在于考虑了西南地区的地形、地貌、气候特点等针对性因素。

　　一区的跟踪支架运行均未达到预期效果，因地形、地貌的复杂等原因，目前跟踪支架运行不理想。

　　二区的跟踪支架前期工作状态较好，目前除水平单轴跟踪继续较好的运行外，其余工作状态较差。架前期工作状态较好，目前除水平单轴跟踪继续较好的运行外，其余工作状态不理想。

　　（四）XX光伏并网电站

　　其中约7kW双轴跟踪支架（CPV），2012年投产。

　　CPV电站自国内大规模建设光伏电站之初，即有多家涉及。但大规模应用的较少，尤其在目前光伏组件价格大幅下跌后，鲜见有实际工程投产。

　　本项目的7kW双轴跟踪支架（CPV）涉及的双轴跟踪系统，自系统投运以来。其实际发电量不理想。