Làm thế nào để chọn hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời dựa trên yêu cầu?

1. Các Loại Thép Được Sử Dụng Trong Hệ Thống Lắp Đặt Thép Năng Lượng Mặt Trời
Với cấu trúc đơn giản và kích thước nhỏ của hệ thống lắp đặt quang điện mặt trời, thép kết cấu nhẹ và thép kết cấu thông thường tiết diện nhỏ được sử dụng chủ yếu trong việc lựa chọn vật liệu thép.

Thép Kết Cấu Nhẹ: Thép kết cấu nhẹ chủ yếu đề cập đến thép tròn, thép góc nhỏ và thép thành mỏng. Thép góc, khi được sử dụng làm thành phần hỗ trợ, có thể tận dụng hiệu quả sức mạnh của thép và tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt tổng thể của hệ thống lắp đặt. Tuy nhiên, khi được sử dụng làm thành phần uốn hoặc nén, nó có xu hướng tạo ra các biến dạng tương đối lớn. Hiện tại, phạm vi các mẫu thép góc có sẵn theo tiêu chuẩn quốc gia còn hạn chế đối với hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời, làm nổi bật sự cần thiết của nhiều mẫu thép góc nhỏ hơn để thích ứng với thị trường năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh chóng. Đối với các thành phần xà gồ, thép thành mỏng thường được làm từ các tấm thép mỏng có độ dày từ 1.5–5 mm, được tạo thành nhiều hình dạng và kích thước mặt cắt ngang khác nhau thông qua uốn nguội hoặc cán nguội.

So với thép cán nóng, thép thành mỏng có thể tăng bán kính quán tính lên 50–60% đối với cùng một diện tích mặt cắt ngang, trong khi mô men quán tính mặt cắt và mô men kháng có thể tăng từ 0.5–3 lần. Điều này cho phép sử dụng hiệu quả hơn sức mạnh của vật liệu. Tuy nhiên, việc gia công thép thành mỏng chủ yếu được thực hiện trong các nhà máy, đòi hỏi khoan có độ chính xác cao để căn chỉnh với các lỗ vít ở mặt sau của tấm pin mặt trời. Gia công và khoan tại nhà máy là cần thiết trước khi mạ kẽm nhúng nóng để chống gỉ. Trong quá trình lắp đặt tại công trường, mặt cắt ngang nhỏ của thép khiến việc vận hành bằng dụng cụ trở nên khó khăn, làm phức tạp quá trình thi công. Hiện tại, hầu hết các tấm pin mặt trời trong nước không thể được lắp đặt trực tiếp bằng thép thành mỏng và cần có các cấu trúc cố định phụ trợ (chẳng hạn như khối kẹp).

Thép Kết Cấu Thông Thường: Thép kết cấu thông thường thường sử dụng thép kết cấu carbon hoặc thép hợp kim thấp, dễ nấu chảy và tiết kiệm chi phí. Có nhiều loại mặt cắt ngang khác nhau, với những loại thường được sử dụng trong quang điện bao gồm dầm chữ I, dầm chữ H, dầm chữ L và các mặt cắt hình dạng đặc biệt được thiết kế riêng. Các phương pháp gia công cũng đa dạng. Ví dụ, các mặt cắt thép hàn liên quan đến việc chọn các tấm thép có độ dày khác nhau và hàn chúng thành thép định hình trong các nhà máy theo yêu cầu thiết kế. Phương pháp này cho phép sử dụng các tấm thép có độ dày khác nhau ở các bộ phận kết cấu khác nhau dựa trên tính toán lực cho các phần khác nhau của dự án quang điện. Cách tiếp cận này hợp lý hơn về phân bố ứng suất so với các sản phẩm tạo hình một lần cán nóng, giúp nó phù hợp hơn để lắp đặt tại công trường và tiết kiệm vật liệu thép.

2. Yêu Cầu Về Hiệu Suất Đối Với Thép Trong Hệ Thống Lắp Đặt Năng Lượng Mặt Trời
Thép được sử dụng trong kết cấu thép năng lượng mặt trời phải có các đặc tính sau:

1) Độ bền kéo và giới hạn chảy. Giới hạn chảy cao cho phép các mặt cắt ngang của các thành phần thép nhỏ hơn, giảm trọng lượng kết cấu, tiết kiệm thép và giảm tổng chi phí dự án. Độ bền kéo cao làm tăng biên độ an toàn tổng thể của kết cấu, tăng cường độ tin cậy của nó.

2) Độ dẻo, độ dai và khả năng chống mỏi. Độ dẻo tốt cho phép kết cấu trải qua biến dạng đáng kể trước khi bị hỏng, cho phép phát hiện kịp thời và các biện pháp khắc phục. Độ dẻo tốt cũng giúp điều chỉnh ứng suất đỉnh cục bộ. Các tấm pin mặt trời thường được lắp đặt bằng các phương pháp cưỡng bức để điều chỉnh góc, và độ dẻo cho phép phân bố lại lực bên trong trong kết cấu, làm cho ứng suất ở các khu vực tập trung trước đó đồng đều hơn và cải thiện khả năng chịu tải tổng thể của kết cấu. Độ dai tốt cho phép kết cấu hấp thụ nhiều năng lượng hơn khi chịu tải trọng va đập bên ngoài, đặc biệt là trong các nhà máy điện sa mạc và các công trình lắp đặt trên mái nhà, nơi gió có ảnh hưởng đáng kể. Độ dai của thép có thể làm giảm hiệu quả các rủi ro. Khả năng chống mỏi tốt cũng cho phép kết cấu chịu được tải trọng gió thay đổi và lặp đi lặp lại hiệu quả hơn.

3) Hiệu suất gia công. Hiệu suất gia công tốt bao gồm gia công nguội, gia công nóng và khả năng hàn. Thép được sử dụng trong kết cấu thép quang điện không chỉ dễ dàng gia công thành nhiều dạng kết cấu và thành phần khác nhau mà còn đảm bảo rằng các kết cấu và thành phần này không bị ảnh hưởng bất lợi đáng kể đến độ bền, độ dẻo, độ dai và khả năng chống mỏi do quá trình gia công.

4) Tuổi thọ. Vì hệ thống quang điện mặt trời được thiết kế cho tuổi thọ trên 20 năm, khả năng chống ăn mòn tốt cũng là một chỉ số quan trọng về chất lượng của hệ thống lắp đặt. Nếu hệ thống lắp đặt có tuổi thọ ngắn, nó chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định của toàn bộ kết cấu, kéo dài thời gian hoàn vốn đầu tư và giảm lợi ích kinh tế tổng thể của dự án.

5) Trong các điều kiện trên, thép được sử dụng trong kết cấu thép quang điện cũng phải dễ kiếm, dễ sản xuất và giá cả phải chăng.

3. Phân Tích Kỹ Thuật Về Hệ Thống Lắp Đặt Kết Cấu Thép Năng Lượng Mặt Trời Mới
Việc sử dụng thép góc trong hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời ngày càng bị hạn chế, chủ yếu là do chất lượng thép không đồng đều và nhu cầu khoan tại công trường rộng rãi, có thể dẫn đến gỉ sét. Do đó, cần có các hệ thống lắp đặt mới để thay thế các hệ thống thép góc nhằm giảm ăn mòn và kéo dài tuổi thọ.

Các Dạng Kết Cấu Chính của Hệ Thống Lắp Đặt Năng Lượng Mặt Trời Mới:

1) Hệ Thống Lắp Đặt Thép Thành Mỏng Định Hình Nguội Đặc Biệt. Thép thành mỏng định hình nguội đặc biệt là một hệ thống kết cấu thép nhẹ được chế tạo sẵn, lắp ráp khô, cho phép sản xuất hàng loạt, lắp ráp nhanh chóng và có mức tiêu thụ thép thấp, tiết kiệm thời gian và hiệu quả lao động. Hệ thống lắp đặt kết cấu thép của thép thành mỏng định hình nguội đặc biệt liên quan đến việc kết nối thép thành mỏng định hình nguội được chế tạo sẵn tại nhà máy tại công trường bằng bu lông để tạo thành khung kết cấu, sau đó là lắp đặt các tấm pin mặt trời để hoàn thành mảng.

2) Hệ Thống Lắp Đặt Thép Tích Hợp Chế Tạo Sẵn Tại Nhà Máy. Hệ thống này liên quan đến các kết cấu thép được chế tạo sẵn tại nhà máy với xà gồ, chỉ yêu cầu lắp ráp và cố định tại công trường, sau đó là lắp đặt các tấm pin mặt trời để tạo thành toàn bộ mảng. Nó cung cấp tốc độ thi công nhanh và phù hợp với các nhà máy điện quy mô lớn. Các yêu cầu lắp đặt đối với hệ thống lắp đặt kết cấu thép này là cực kỳ cao, thường liên quan đến thép chất lượng cao nhất, quy trình xử lý bề mặt tuyệt vời và liên lạc trước kỹ lưỡng với các nhà sản xuất linh kiện quang điện để đạt được khả năng tương thích lắp ráp hoàn hảo.

3) Hệ Thống Lắp Đặt Quang Điện Tường Rèm Kiểu Khung Dầm-Cột. Tường rèm quang điện phù hợp với hệ thống lắp đặt kết cấu thép kiểu khung dầm-cột. Kết cấu này nhẹ và đáng tin cậy. Tuy nhiên, do độ cứng ngang nhỏ, cần có giằng ngang để tạo thành kết cấu khung giằng khi kết cấu cao hoặc có chiều cao tầng lớn. Trong thiết kế tường rèm quang điện cao tầng, các kết cấu hỗn hợp kết hợp thép và các bộ phận nhúng đúc tại chỗ thường được sử dụng để tăng cường khả năng chống chuyển vị ngang tổng thể của kết cấu, giảm tiêu thụ thép và giảm tổng chi phí.

4. Lắp Đặt Các Thành Phần Cho Hệ Thống Lắp Đặt Năng Lượng Mặt Trời Thành Mỏng Định Hình Nguội Mới:

1) Kết Nối Các Thành Phần Kết Cấu Thép: Hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời thành mỏng định hình nguội mới được lắp ráp từ các đầu nối lai thép-nhựa được chế tạo sẵn tại nhà máy. Các đầu nối này có nhiều mẫu khác nhau để phù hợp với các điều kiện lắp đặt khác nhau. Việc lựa chọn chính xác các dạng và phương pháp kết nối cho các thành phần lai là một khía cạnh quan trọng của thiết kế kết cấu tổng thể.

2) Kết Nối Hệ Thống Lắp Đặt Với Móng: Hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời thành mỏng định hình nguội mới nhẹ và có nhiều lỗ lắp đặt. Móng độc lập thường được sử dụng, với dầm giằng bê tông cốt thép được thêm vào khi cần thiết. Đối với các khu vực có điều kiện địa chất kém, có thể sử dụng móng băng hoặc móng hình chữ thập, trong khi móng bè nên tránh càng nhiều càng tốt. Tất cả các đế cột phía trên đều áp dụng các kết nối bản lề, trong khi các bộ phận nhúng có thể sử dụng đế cột chèn hoặc bu lông được nhúng trước được bọc bằng bê tông chống thấm nước. Cả hai loại đế cột đều dễ gia công, dễ thi công và cung cấp hiệu suất kết nối tốt.

3) Kết Nối Xà Gồ Hệ Thống Lắp Đặt: Có ba loại nút kết nối: cứng, bản lề và bán cứng. Các phương pháp sản xuất mô-đun cho các loại kết nối này đã có sẵn. Các kết nối bản lề có cấu tạo đơn giản và dễ sản xuất và lắp đặt nhất. Tuy nhiên, ở những khu vực có gió mạnh, cần có giằng ngang hoặc giằng chéo để giúp tường chịu tải trọng ngang và cung cấp thêm độ cứng. Khi không lắp đặt giằng, các nút kết nối giữa dầm và cột phải được làm cứng. Các kết nối bán cứng có cấu tạo đơn giản hơn các kết nối cứng và cung cấp hiệu suất tốt hơn các kết nối bản lề. Tuy nhiên, do khó kiểm soát sự phân bố lực của chúng, ứng dụng thực tế đòi hỏi kinh nghiệm và chúng hiếm khi được sử dụng hiện nay. Các kết nối tại công trường thường liên quan đến các kết nối bản lề bắt vít sau đó là hàn ở cả hai đầu.