数字化设计与虚拟仿真技术在光伏系统力学设计中的运用
数字化设计与虚拟仿真技术在光伏系统力学设
计中的运用
随着光伏发电市场的发展,光伏系统应用条件由传统的环境简单的平地、屋顶正在向环境复杂的
水面、山顶发展.这一发展趋势对系统力学设计工作也提出了新的要求.计算条件复杂化、算例
差异化日渐显著,传统的计算、设计方法俨然难以适应当前市场的趋势.
数字化设计、虚拟仿真等机械工程前沿技术的应用为解决以上设计中的难题带来了新的思路和
方法.
1 光伏系统力学设计介绍.
1.1 光伏系统介绍.
光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成电能的系统.按照其与公共电网关
系一般分为独立系统、并网系统和混合系统.主要由支架、光伏组件组成的结构部分以及硅电池
片、汇流箱、逆变器等组成的电气部分构成.
目前光伏系统安装主要分为地面电站和分布式屋顶安装以及光伏建筑一体化(BIPV) 三种安装方
式.
按照系统安装结构分为以下几类:
1) 建筑材料一体化.如,作为玻璃幕墙替代品的全玻组件,由两层玻璃中间层压光伏硅电池构成;作
为传统屋顶瓦片替代品的光伏瓦,将光伏组件融合到传统的瓦片结构中.
2) 跟踪式.由桁架结构的支架和跟踪回转机构组成.具体又分为,双轴跟踪即水平和竖直方向上都
保持光伏组件垂直于太阳光照射角度;单轴跟踪即水平、垂直或者某倾斜轴向上始终保持最大
密度接受太阳光照射.
3) 固定式.以桁架结构的支架支撑光伏系统,系统保持固定不动.
1.2 光伏系统力学设计.
1.2.1 光伏系统受力特点.
光伏系统的主要结构是支架和光伏组件.支架的特点是自身体积小、重量较大,光伏组件的特点
是自身面积大、重量轻.由此可以看出光伏系统在实际工作过程中会受到雪、雨、风、震等外界
载荷以及自身重力的较大影响.尤其是跟踪式系统,其跟踪过程中外界载荷会发生比较大的波动.
从系统正面吹来的风压以及从系统背面吹来的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量、支撑臂的
压缩以及拉伸强度、螺栓的强度都是重要的设计校核因素.
1.2.2 光伏系统力学设计概要.
1) 结构材料的选取.坚持以最少的品种规格满足最大使用要求的原则.尽量选取同样材质(如
Q195、Q235、Q345 等) 相同尺寸规格的型材.
2) 载荷的计算.固定载荷,包括组件质量、支架自重以及其他配件重量;风压载荷,加在组件上的风
压力和加在支架上的风压力的综合;积雪载荷,与组件面垂直的积雪载荷;地震载荷,加在支架上的
水平地震力.设计时主要考量以上载荷对支架和组件本身的材料弯曲强度和弯曲量、压缩以及拉
伸强度、螺栓的强度、支撑基础稳定性等因素.
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数字化设计与虚拟仿真技术在光伏系统力学设计中的运用随着光伏发电市场的发展,光伏系统应用条件由传统的环境简单的平地、屋顶正在向环境复杂的水面、山顶发展.这一发展趋势对系统力学设计工作也提出了新的要求.计算条件复杂化、算例差异化日渐显著,传统的计算、设计方法俨然难以适应当前市场的趋势.数字化设计、虚拟仿真等机械工程前沿技术的应用为解决以上设计中的难题带来了新的思路和方法.1光伏系统力学设计介绍.1.1光伏系统介绍.光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成电能的系统.按照其与公共电网关系一般分为独立系统、并网系统和混合系统.主要由支架、光伏组件组成的结构部分以及硅电池片、汇流箱、逆变器...
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作者：闻远设计
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