Trong hệ thống phát điện năng lượng mặt trời quang điện (PV), hệ thống lắp đặt PV đóng một vai trò không thể thiếu. Là một cấu trúc quan trọng để hỗ trợ và cố định các tấm pin mặt trời, tầm quan trọng của nó tương đương với nền móng của một ngôi nhà—nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định, an toàn và hiệu quả phát điện của toàn bộ hệ thống PV.
Hệ thống lắp đặt PV có nhiều loại khác nhau để đáp ứng các yêu cầu lắp đặt và điều kiện địa điểm khác nhau.
-
Hệ thống Lắp đặt PV Cố định được sử dụng rộng rãi. Trong giai đoạn thiết kế, các điều kiện địa lý và khí hậu của địa điểm lắp đặt được xem xét để tính toán trước một góc cố định cho phép các mô-đun PV thu được bức xạ mặt trời tối đa, từ đó đạt được sản lượng điện tối ưu. Sau khi được lắp đặt, vị trí của các mô-đun vẫn không thay đổi. Các hệ thống này có chi phí hiệu quả, ổn định về cấu trúc và phát sinh chi phí bảo trì dài hạn thấp.
-
Hệ thống Lắp đặt PV Theo dõi được trang bị một cơ chế theo dõi, cho phép các mô-đun PV điều chỉnh góc của chúng theo các khoảng thời gian đều đặn theo chuyển động của mặt trời. Điều này làm tăng đáng kể thời gian tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trung bình hàng năm và tăng cường đáng kể việc phát điện. Tuy nhiên, chúng đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu cao hơn, yêu cầu bảo trì thường xuyên và cần có khoảng cách mảng lớn hơn khi các mô-đun PV được lắp đặt ở một góc nghiêng dốc hơn.
Từ góc độ các kịch bản lắp đặt, các loại phổ biến bao gồm:
- Hệ thống Lắp đặt Mặt đất: Thích hợp cho các nhà máy điện PV quy mô lớn, chúng có thể được điều chỉnh linh hoạt để thích ứng với địa hình phức tạp, mang lại sự ổn định và an toàn tuyệt vời.
- Hệ thống Lắp đặt Mái nhà: Được thiết kế để lắp đặt trên mái nhà, chúng tiết kiệm không gian hiệu quả và nâng cao hiệu quả phát điện.
- Hệ thống Lắp đặt Nổi: Cho phép các dự án điện PV được triển khai trên các vùng nước như hồ và hồ chứa.
- Hệ thống Lắp đặt Mặt trời Kiểu Cột: Chủ yếu được sử dụng để lắp đặt các mô-đun PV có kích thước lớn hơn, chúng thường được triển khai ở những khu vực có gió lớn. Các hệ thống này cho phép điều chỉnh góc theo chiều ngang khi cần thiết và không yêu cầu hàn tại chỗ trong quá trình lắp đặt, giúp quá trình này trở nên thuận tiện và hiệu quả.
Hiện tại, các hệ thống lắp đặt PV thường được sử dụng ở Trung Quốc chủ yếu được phân loại thành ba loại dựa trên vật liệu: bê tông, thép và hợp kim nhôm.
-
Hệ thống Lắp đặt Bê tông: Đặc trưng bởi trọng lượng tự thân cao, chúng thường được sử dụng trong các nhà máy điện PV quy mô lớn và yêu cầu lắp đặt ở các khu vực ngoài trời có điều kiện nền móng tốt. Mặc dù vậy, chúng mang lại sự ổn định đặc biệt và có thể hỗ trợ các tấm pin mặt trời quá khổ.
-
Hệ thống Lắp đặt Thép: Có hiệu suất ổn định, quy trình sản xuất trưởng thành, khả năng chịu tải mạnh và dễ dàng lắp đặt. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống PV dân dụng, các dự án PV công nghiệp và các nhà máy điện mặt trời. Trong số đó, thép hình chủ yếu được sản xuất theo cách tiêu chuẩn hóa trong các nhà máy, có thông số kỹ thuật đồng nhất, hiệu suất ổn định, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và vẻ ngoài thẩm mỹ.
Đáng chú ý, hệ thống lắp đặt thép kết hợp chỉ yêu cầu lắp ráp thép kênh với các đầu nối được thiết kế đặc biệt trong quá trình lắp đặt tại chỗ. Điều này đảm bảo tốc độ thi công nhanh và loại bỏ nhu cầu hàn, bảo toàn hiệu quả tính toàn vẹn của lớp phủ chống ăn mòn. Tuy nhiên, các đầu nối của nó liên quan đến các quy trình sản xuất phức tạp và nhiều loại khác nhau, đòi hỏi cao về sản xuất và thiết kế, dẫn đến giá thành tương đối cao hơn.
- Hệ thống Lắp đặt Hợp kim Nhôm: Thường được sử dụng trong các dự án năng lượng mặt trời trên mái nhà của các tòa nhà dân cư. Chúng có khả năng chống ăn mòn, trọng lượng nhẹ, độ bền và vẻ ngoài hấp dẫn. Tuy nhiên, khả năng chịu tải tự thân của chúng tương đối thấp, khiến chúng không phù hợp với các dự án nhà máy điện mặt trời và chi phí của chúng cao hơn một chút so với thép mạ kẽm nhúng nóng.
Thiết kế hệ thống lắp đặt PV đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố.
-
Khả năng Chống chịu Thời tiết là ưu tiên hàng đầu: Hệ thống phải mạnh mẽ và đáng tin cậy, có khả năng chịu được sự ăn mòn trong khí quyển, tải trọng gió và các tác động bên ngoài khác.
-
Lựa chọn Vật liệu: Vật liệu phải có đủ độ bền để chống lại các tác động của các yếu tố khí hậu trong ít nhất 30 năm và vẫn ổn định ngay cả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt như bão tuyết và bão.
-
Thiết kế Thanh Rãnh: Hệ thống lắp đặt phải được trang bị các thanh rãnh để đặt dây để ngăn ngừa các mối nguy hiểm về điện giật. Trong khi đó, thiết bị điện nên được lắp đặt ở những vị trí không bị phơi nhiễm với môi trường khắc nghiệt và cho phép bảo trì thường xuyên dễ dàng.
-
Yêu cầu Lắp đặt: Quá trình lắp đặt phải an toàn và đáng tin cậy, đạt được khả năng sử dụng tối đa với chi phí lắp đặt tối thiểu. Hệ thống cũng phải gần như không cần bảo trì và mọi sửa chữa cần thiết phải đơn giản và đáng tin cậy.
Để đáp ứng các yêu cầu thiết kế này, các hệ thống lắp đặt chất lượng cao thường sử dụng phần mềm máy tính để mô phỏng các điều kiện thời tiết khắc nghiệt để xác minh thiết kế. Chúng cũng trải qua các thử nghiệm hiệu suất cơ học nghiêm ngặt—chẳng hạn như thử nghiệm độ bền kéo và độ bền chảy—để đảm bảo độ bền của sản phẩm. Ví dụ, ở những khu vực có gió lớn, thiết kế chống gió đặc biệt quan trọng; các biện pháp như tăng cường độ bền kết cấu và tối ưu hóa hình thức giá đỡ được áp dụng để cải thiện khả năng chống gió. Trong môi trường có độ ẩm cao hoặc ăn mòn (ví dụ: các khu vực ven biển), vật liệu có khả năng chống ăn mòn mạnh được chọn hoặc các phương pháp xử lý chống ăn mòn đặc biệt được áp dụng cho vật liệu.
Hệ thống lắp đặt PV được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản phát điện PV khác nhau.
-
Nhà máy Điện PV Mặt đất Quy mô lớn: Thông qua việc bố trí hợp lý các hệ thống lắp đặt trên mặt đất, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời quy mô lớn được thực hiện, chuyển đổi những vùng đất hoang và sa mạc rộng lớn thành các cơ sở sản xuất năng lượng xanh và cung cấp một lượng lớn điện sạch cho lưới điện.
-
Mái nhà Công nghiệp và Dân dụng: Việc lắp đặt các hệ thống lắp đặt trên mái nhà và các mô-đun PV trên mái nhà của các nhà máy công nghiệp và các tòa nhà dân cư không chỉ sử dụng hiệu quả không gian nhàn rỗi để hiện thực hóa "tự tiêu thụ với điện dư được đưa vào lưới" (giảm chi phí điện cho các doanh nghiệp và hộ gia đình) mà còn giảm sự phụ thuộc của các tòa nhà vào các nguồn năng lượng truyền thống, góp phần bảo tồn năng lượng và giảm phát thải.
-
Các Dự án "Kết hợp Ngư nghiệp-PV" và "Kết hợp Nông nghiệp-PV": Việc sử dụng kết hợp các hệ thống lắp đặt nổi và trên mặt đất tích hợp phát điện PV với chăn nuôi thủy sản và canh tác nông nghiệp. Điều này tạo ra giá trị năng lượng xanh bổ sung mà không làm gián đoạn các hoạt động sản xuất hiện có, cải thiện hiệu quả sử dụng tổng hợp của tài nguyên đất và nước.
-
Các Khu vực Cung cấp Điện từ xa hoặc Không ổn định: Các hệ thống PV phân tán quy mô nhỏ, kết hợp với các hệ thống lắp đặt PV phù hợp, cung cấp hỗ trợ năng lượng đáng tin cậy cho cư dân và cơ sở vật chất địa phương, cải thiện điều kiện sống và sản xuất.
Là một thành phần quan trọng của hệ thống điện PV mặt trời, loại, vật liệu, thiết kế và ứng dụng của hệ thống lắp đặt PV có liên quan chặt chẽ đến hiệu suất và lợi ích của toàn bộ hệ thống. Với sự phát triển liên tục của ngành PV, công nghệ lắp đặt PV cũng đang trải qua sự đổi mới và cải tiến liên tục để thích ứng tốt hơn với môi trường phức tạp và nhu cầu ứng dụng đa dạng, đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi toàn cầu sang năng lượng xanh.
