0 引言

近年來，隨著光伏行業(yè)迅速發(fā)展，達到度電成本最低、實現(xiàn)平價上網(wǎng)已成為行業(yè)的共同目標(biāo)。與此同時，提高發(fā)電效率，進而提高光伏電站投資收益率就成為業(yè)界企業(yè)的突破口。平單軸跟蹤系統(tǒng)在中、低緯度地區(qū)的應(yīng)用不僅能提高發(fā)電量、確保電站收益率，而且在眾多形式的跟蹤系統(tǒng)中可靠性最好，所以其在光伏電站建設(shè)中的使用量逐步上升[1]。

1 平單軸跟蹤系統(tǒng)介紹

平單軸跟蹤系統(tǒng)是一種廣泛應(yīng)用于中、低緯度地區(qū)的光伏支架。該支架南北排布，旋轉(zhuǎn)軸水平布置，自東向西跟蹤太陽角度變化，通過單一的旋轉(zhuǎn)軸不斷調(diào)節(jié)光伏組件傾角，確保太陽光線始終垂直照射到光伏組件表面(北回歸線以北地區(qū)除外)，從而提高光伏組件的轉(zhuǎn)換效率。該系統(tǒng)跟蹤部分按照天文算法，驅(qū)動電機帶動支架，使組件跟蹤太陽的方位角，增加陽光在光伏組件表面的直射分量，進而提高發(fā)電量。在地勢比較平緩的區(qū)域，平單軸跟蹤系統(tǒng)通常采用多排支架聯(lián)動的工作形式，只需要一套驅(qū)動裝置和控制器，就可以使整個陣列的多排支架自動跟蹤太陽方位角變化，但此種形式的支架對地形平整度有較高要求。

2 不同廠家的平單軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式對比分析

2.1 A廠家平單軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

A廠家平單軸跟蹤系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)主要由立柱、單根轉(zhuǎn)動梁、組件支架、旋轉(zhuǎn)軸、支臂、從動輪、聯(lián)桿和配重塊等組成。該系統(tǒng)采用自主研發(fā)的柔性回轉(zhuǎn)驅(qū)動技術(shù)、聯(lián)動系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)和跟蹤控制閉環(huán)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)故障率高、使用壽命短、抗風(fēng)能力差、控制水平低、維護工作量大等諸多缺陷，系統(tǒng)的整體性能大幅提高，經(jīng)濟效益性更加顯著[2]。該跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖如圖1所示。

此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有以下特點：

1)采用柔性回轉(zhuǎn)驅(qū)動技術(shù)。與傳統(tǒng)機械硬聯(lián)接方式相比，本跟蹤系統(tǒng)采用繃緊的鋼絲繩來聯(lián)接驅(qū)動裝置與從動輪，在系統(tǒng)受大風(fēng)沖擊的情況下，通過鋼絲繩的張力來吸收過大的沖擊力，有效保護驅(qū)動裝置。

圖1 A廠家的平單軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖

2)自潤滑免維護轉(zhuǎn)軸。采用全金屬的轉(zhuǎn)軸，可以實現(xiàn)防風(fēng)沙、自潤滑功能，25年壽命周期內(nèi)完全免維護。

3)無極調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)形式。采用無極調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式，可以讓每一根轉(zhuǎn)軸上安裝的光伏組件轉(zhuǎn)動角度一致，精度可達1°，甚至精度更高。

4)聯(lián)動式結(jié)構(gòu)。通過采用聯(lián)桿方式，1個驅(qū)動與控制單元可以帶動170 kW的光伏組件，1 MW的光伏組件平單軸跟蹤系統(tǒng)僅需6個驅(qū)動與控制單元，在降低故障率與維護工作量的同時，有效降低了系統(tǒng)造價。

5)閉環(huán)控制方式。采用角度傳感器實時監(jiān)測光伏組件角度，并與目標(biāo)角度進行對比，進行跟蹤控制，有效保證了光伏組件實時對準(zhǔn)太陽，實現(xiàn)發(fā)電量最大化。

2.2 B廠家平單軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

B廠家平單軸跟蹤系統(tǒng)的支架結(jié)構(gòu)部分主要由檁條、主梁、立柱、弧形梁支架、弧形梁 、手動搖桿、蝸桿支架等組成。該跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖如圖2所示。

圖2 B廠家的平單軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖

此跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有以下特點：

1)手搖轉(zhuǎn)動，操作方式簡單。蝸桿支架可實現(xiàn)拆卸；當(dāng)支架轉(zhuǎn)動到合適角度后，將插銷穿過立柱、弧形梁，從而實現(xiàn)支架的角度定位。

2)蝸輪蝸桿嚙合自鎖。當(dāng)手動搖桿驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動時，蝸桿與齒條嚙合傳動，從而使弧形梁帶動光伏支架轉(zhuǎn)動，防止回轉(zhuǎn)。

3)穩(wěn)定的支架角度調(diào)整。在調(diào)節(jié)光伏支架角度時，弧形梁的轉(zhuǎn)動在蝸桿支架與限位滾子的作用下實現(xiàn)整排支架平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。

4)無需潤滑。特殊化工材料制作的渦輪齒，終生無需潤滑劑。

5)穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)設(shè)計，平整度高。結(jié)構(gòu)采用雙橫梁，平整度高、整體性好，減少了對組件的重復(fù)應(yīng)力作用，可更好地防止隱裂。

6)場平要求低，通用性強，適用于最大10%的坡度地形。

2.3 C廠家平單軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

C廠家平單軸跟蹤系統(tǒng)的支架結(jié)構(gòu)部分主要由立柱、桁架梁、組件支架、旋轉(zhuǎn)軸、斜支撐、聯(lián)桿等組成。該跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖如圖3所示。

圖3 C 廠家的平單軸跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式圖

此跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有以下特點：

1)采用柔性軟連接、減少風(fēng)的震蕩；組件單片安裝，降低風(fēng)阻，抗風(fēng)能力強，可以適應(yīng)10 cm以內(nèi)的沉降；支架采用框架結(jié)構(gòu)，強度高。

2) 采用“H”型立柱，樁基跨度可根據(jù)現(xiàn)場情況靈活調(diào)整，不用考慮結(jié)構(gòu)的限制，更適用于大部分位于采煤沉陷區(qū)等復(fù)雜地形的“領(lǐng)跑者”項目。

3)采用單一的推桿結(jié)構(gòu)，無需與傳動主軸平行，推桿安裝位置及長度根據(jù)項目地形因地制宜地進行調(diào)整；結(jié)構(gòu)形式簡單，便于安裝，總體工作量與固定式支架相當(dāng)，可大幅減少施工成本。

3 平單軸跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用

平單軸跟蹤系統(tǒng)一般應(yīng)用于緯度低于30°的地區(qū)，發(fā)電量提升效果明顯。此種類型支架對地形平整度要求較高，一般適用于地形坡度小于10°的區(qū)域，坡度較大的區(qū)域需要進行場平，成本較高。

平單軸跟蹤系統(tǒng)與其他形式跟蹤系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)形式簡單、性價比高、可靠性高、運行維護方便、發(fā)電量提升比例顯著，將逐步在國內(nèi)外電站中得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)束語

隨著國家光伏電價的持續(xù)下調(diào)，跟蹤支架作為一種能提高光伏電站綜合效益的有效手段，越來越受到人們的重視和應(yīng)用。太陽跟蹤系統(tǒng)能使光伏組件在其生命周期內(nèi)發(fā)出更多的電量，也就意味著整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈，在相同能耗條件下，能獲得更多的發(fā)電量。在通常情況下，平單軸跟蹤支架能使光伏電站全年發(fā)電量提高15%～20%，財務(wù)收益率可提高3%～6%[1]。

[1]余雷,王軍,王新,等.關(guān)于不同單軸跟蹤方式的對比分析[J].太陽能學(xué)報, 2011, 32 (3)： 426－432.

[2]沈劍峰,翟濱濱.一種新型高效率、低成本太陽能光伏跟蹤裝置平單軸[J].中國科技縱橫, 2016, (5)： 43.