【摘 要】
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光伏发电系统的大范围推广,促进了光伏设备的成熟与完善,但也使得更多的问题引起工程师的重视。跟踪式光伏支架由动静两部分构成,主梁与立柱通过转动副连接,檩条与光伏板固定连接,在风力的作用下光伏板会产生振动,甚至发生共振,造成光伏板的折断或跟踪器的损坏。本文首先通过国内外风荷载计算的规范及经验公式和仿真对比,得出光伏板的风载特性,再基于梯形分布模型得出一种风载计算方法,利用此方法计算出支架的风载及弯矩;
【基金项目】
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吉林白城市某发电厂“解决已有大跨度跟踪式光伏支架风载破坏的问题”项目；
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光伏发电系统的大范围推广,促进了光伏设备的成熟与完善,但也使得更多的问题引起工程师的重视。跟踪式光伏支架由动静两部分构成,主梁与立柱通过转动副连接,檩条与光伏板固定连接,在风力的作用下光伏板会产生振动,甚至发生共振,造成光伏板的折断或跟踪器的损坏。本文首先通过国内外风荷载计算的规范及经验公式和仿真对比,得出光伏板的风载特性,再基于梯形分布模型得出一种风载计算方法,利用此方法计算出支架的风载及弯矩;其次模拟脉动风荷载,并将其加载到光伏支架上,进行风振响应分析;最后对光伏支架添加阻尼器,以抑制光伏支架的风载振动。本文的主要研究内容如下:（1）梳理各国光伏风载计算规范,并模拟出光伏板的风荷载体形系数,将所得结果与各国规范对比分析,在此基础上使用梯形分布风载模型计算公式,用以满足多角度光伏支架的风载计算。（2）基于计算流体力学方法,建立光伏板的数值风洞模拟,采用雷诺时均法对光伏板进行数值分析,主要对光伏板高度角θ从0°～90°;风向角γ=0°,γ=180°工况进行仿真模拟,进而与国内外规范对比分析,给出相应角度体型系数的取值建议;对光伏支架不同状态下的工况进行流体分析,得到光伏板上的风压分布,并分析其产生原因;对光伏板在不同高度角和风向角的阻力系数、升力系数、倾覆力矩系数分析,得到各个系数最大值时的空间位置状态,归纳光伏支架危险工况。（3）通过脉动风AR模型模拟出风速（风压）数据,并将模拟结果与梯形分布模型的计算结果及实测结果对比,检验了数值模拟的准确性及可行性;通过脉动风的空间相关性分析,对比了空间相关性对支架系统的位移、应力、扭转角变化的影响。并以此为依据基于脉动风空间相关性对跟踪式光伏支架在不同高度角下的风振情况进行研究,分析了支架各工况下关键节点的风振系数和振动分量,最后总结出位移风振系数的取值范围。（4）以项目地吉林白城市某发电厂已有支架为研究对象,通过数值模拟当地的风压,将其加载到光伏支架上,获得光伏支架转动摆杆的转角加速度,并将其与实测数据对比,检验光伏支架整体动力学分析的准确性;根据项目要求的实际情况和避风策略计算出阻尼器阻尼系数的取值范围,并分析阻尼器的不同排列方式,找出最优分布情况。
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