近日,课题组平单轴光伏支架研究取得重要进展,研究成果《Study on Discriminant Criteria of Aerodynamic Instability of Single-Axis Solar Trackers by Wind Tunnel Test》(Share Link)发表于期刊 Journal of Structural Engineering。该研究深入探讨了平单轴支架在风荷载作用下的气动不稳定性问题 ,并提出了新的判别准则,对光伏电站的结构安全设计具有重要意义 。
研究背景
随着太阳能在能源结构中占比的快速增长,光伏电站的可靠性变得至关重要 。平单轴支架因其设计简洁且能提高发电效率10%-30%,而被广泛应用 。然而,为了降低度电成本,光伏板尺寸和支架间距的增加导致扭转刚度降低和固有频率下降,进而引发更大的风致扭转振动,使得气动不稳定性成为平单轴光伏支架失效的主要原因 。此外,传统的静力分析方法已被证明不足以满足气动可靠性要求 ,工程经验也表明气动效应是大型光伏电站失效的主要因素 。
研究内容
本研究通过对实际平单轴支架工程案例进行风洞试验,详细研究了不同风速下的气动特性 ,测试了不同光伏板倾角和风湍流强度下的光伏板振动角度 。通过分析时域、频域和状态空间中的数据,揭示了平单轴支架在不同风速下的特性差异 。研究发现:
振幅判据与等效半径判据在不同倾角和湍流强度下均表现出良好的适用性;
能量比判据虽在高湍流强度下失效,但在不同倾角条件下仍具有参考价值;
各判据的有效性范围明显受倾角与湍流强度影响,需结合实际工况合理选用。
该成果为风致振动主导的光伏结构稳定性分析提供了科学判据与理论依据,有望为未来复杂环境下光伏支架结构的优化设计与工程安全评估提供技术支撑。