海外集中式光伏电站中跟踪支架的应用与性能分析

摘要：随着全球能源转型进程不断加快，光伏电站作为可再生能源的关键构成部分，其发电效率的提高已成为行业内备受瞩目的核心要点。跟踪支架技术是提升光伏电站性能的关键举措，借助动态调节光伏组件的角度，实现对太阳光的最大限度捕获。本文着重探讨跟踪支架于海外集中式光伏电站中的应用状况以及性能呈现，剖析其在发电量增加、成本效益以及可靠性等方面所有的优势，为光伏电站的优化设计给予参考依据。

关键词：海外集中式光伏电站；跟踪支架；应用探讨；性能分析

引言

在海外集中式电站中，跟踪支架技术成为提高发电效率的关键所在，本文阐述了光伏跟踪系统的类型、工作原理以及关键技术指标，评估了其在海外电站中发电量的提升成效、成本效益以及稳定性情况。借助对欧美、亚太、非洲等地区的典型案例进行对比，指出跟踪支架在不同地理环境下的适应性以及优化策略。研究结果说明，跟踪支架技术可提高发电量，优化经济回报，并且在复杂气候条件下保持较高可靠性，为海外光伏电站的高效运行提供了有力支撑。

一、跟踪支架技术概述

（一）跟踪支架类型与工作原理

在众多跟踪支架类型当中，平单轴跟踪式支架因有出色性能以及广泛适用性，故而获得了大量应用。平单轴跟踪系统以一个水平旋转轴作为核心，太阳能板围绕着这个轴进行转动，以此来达成对太阳光线的实时追踪，依照驱动方式划分，平单轴跟踪支架可分成电动式和液压式这两种，电动式平单轴跟踪支架借助电机驱动齿轮以及链条，带动支架进行转动，该驱动方式有控制精度高以及响应速度快的特性，可精准调整太阳能板的角度，提高太阳能的接收效率。液压式平单轴跟踪支架依靠液压系统来提供动力，促使支架转动，这种方式输出力较大，适用于大型太阳能电站[1]。其工作原理是基于对太阳位置的精确计算，借助借助天文算法以及传感器，实时获取太阳的方位角和高度角信息，控制系统依据这些数据发出指令驱动支架转动，保证太阳能板始终与太阳光线维持最佳夹角，有效提升发电量。

（二）跟踪支架关键技术指标

平单轴跟踪式支架的关键技术指标，对于其性能以及应用效果有着直接的影响作用。其中首要的指标是跟踪精度，这一指标决定了太阳能板跟太阳光线之间的夹角偏差情况，那些有高精度的跟踪支架，其跟踪误差可被控制在±0.5°以内，如此便可在最大程度上提升太阳能的接收效率。可靠性同样属于关键指标，平单轴跟踪式支架需要在各种各样不同的气候条件之下实现稳定运行，要有良好的抗风、抗震以及耐腐蚀性能，在沿海多风的地区，有一些支架借助对结构设计进行优化，可以承受30m/s以上的风速，以此来保证在恶劣天气状况下依然可正常开展工作[2]。另外，系统的功耗也是不能被忽视的内容，高效的驱动系统可降低能源消耗，提高整体的效益，安装维护的便捷性同样有意义，模块化的设计让支架的安装变得更加简便，减少了安装成本，有部分平单轴跟踪式支架凭借改进设计，其安装时间相较于传统支架缩短了30%，极大地降低了运维成本，提升了项目的经济效益。

二、海外集中式光伏电站中跟踪支架性能分析​

（一）发电量提升效果评估​

海外大型地面光伏电站的运行实践说明，采用智能跟踪系统可较大优化发电效率，现场实测数据显示，配备单轴跟踪装置的光伏阵列较固定式系统发电效率提高幅度达10%至25%，而双轴跟踪方案在理想工况下更可实现30%左右的发电增益，该技术依靠动态调整组件倾角实现入射光线的全天候高效捕获，在年等效利用小时超过1600小时的优质光资源区域，系统可提升25%以上的单位面积能量产出，这种主动式追光策略有效突破了传统固定支架的光伏转换效率瓶颈。

（二）成本效益分析​

从经济性角度分析，跟踪式光伏支架系统在初期设备购置与施工投入方面虽较固定式产品存在溢价，但其全生命周期内的发电增益可产生较大的经济回报。实际案例显示，某海外光伏电站在采用跟踪系统后，在3-5年内就能实现增量收益与追加投资的平衡，进入稳定运营阶段后，发电量提升带来的边际收益持续放大，使项目内部收益率提升达4.7个百分点。这种动态收益模式加速了资本回收周期，更凭借延长高收益运营年限优化了项目的净现值曲线，充分验证了该技术的投入产出优势[3]。

（三）可靠性与稳定性分析​

全球化应用场景中光伏跟踪支架面临多样化的气候挑战，其结构安全性与抗干扰能力成为关键考量，行业领先产品普遍选用航空级耐候合金与高分子复合材料，可有效对抗12级飓风、特大暴雨及沙尘暴侵袭，借助集成多传感器融合的智能化调控模块，系统可实时监测并修正机械参数偏差，使故障停机率下降至0.3%以下。这种全天候适应性设计特别适用于热带季风区与沙漠性气候带，在保证年均发电量提升12%-15%的较大延长设备使用寿命至25年以上，从根本上规避因系统宕机导致的收益流失与维护费用激增问题。

三、海外集中式光伏电站跟踪支架应用案例分析​

（一）不同地区典型案例介绍​

1欧美地区案例​

坐落于美国西南部某平原地区的超大型光伏电站创新性地部署了双轴跟踪式光伏阵列系统，该区域具有得天独厚的太阳能辐射条件与开阔的地形特征，双轴装置借助实时追踪太阳轨迹，实现光伏组件受光角度的动态优化调节，这座总装机容量达到500兆瓦的新能源基地，得益于跟踪系统的精确调控，较之传统固定式安装方案年均发电效率较大提升近四分之一，折合年度增量发电约1.2亿千瓦时。这种技术创新有效保障了区域电网的电力供应质量，更依靠提升可再生能源利用率，加速了当地能源结构的低碳化转型进程，为减少化石能源依赖提供了切实可行的技术方案。

2.中亚地区

在中亚地区，乌兹别克斯坦的光伏项目有着很强的代表性。乌兹别克斯坦气候干燥，沙尘暴出现得较为频繁，项目所在地设计的最高温度能达到52℃，最高风速为45m/s，对支架的安全稳定性以及运维方面的要求非常高，跟踪系统依靠其良好的性能，很好地适配了这一恶劣环境，它可在 - 20℃至60℃的工作温度范围内稳定运行，所采用的行业首创双排多点平行驱动技术，搭配近0度大风保护策略，在很大程度上降低了恶劣天气对组件造成损坏的风险。六维方圆主梁设计提高了抗弯抗扭能力，有力地保障了跟踪系统在沙漠大风等恶劣条件下的稳定性。

为了提高电站全生命周期收益率，针对双面组件，跟踪系统设计进行了优化，还对清洗机器人做了适配度设计与安装调配，凭借 “跟踪系统 + 高功率双面组件 + 清洗机器人” 这样的组合模式，使组件及电站的发电效率达到最大化，有效地降低了度电成本。项目投运之后效果明显，年发电量大约能达到24亿Kw·h，每年预计可减少二氧化碳排放量240万吨，等效节约5.2亿m³天然气，极大地推动了乌兹别克斯坦的能源转型进程。

3亚太地区案例​

印度某大型地面光伏电站项目在支架选型中，经过技术经济性综合评估后最终选用了单轴跟踪技术方案，当地虽拥有充沛的光照资源，但部分区域常年高温且沙尘天气频发，对设备适应性提出特殊要求，该跟踪系统凭借水平轴向旋转机构实现对太阳方位角变化的精准追踪，在初始投资成本仅增加18%的情况下，使200MW装机容量的电站年均发电量提升约2.3万兆瓦时。为应对恶劣环境，创新性采用模块化防尘密封结构和自清洁涂层技术，将沙尘堆积导致的功率衰减率控制在3%以内，相比传统固定支架方案，系统可用率提高至98.6%，较大提高了电站运行的可靠性和经济性。

（二）案例对比与经验总结

​凭借对全球典型光伏项目的对比研究，发现光伏跟踪系统在不同地理区域均有电量增益效果，但其优化幅度与太阳辐射强度、局地气候特征呈现较大相关性，欧美高辐照地区采用双轴旋转装置可达成18-22%的发电效率提升，而季风气候较大的亚太区域则因需兼顾设备成本与湿热环境影响，单轴追踪方案表现出更优的性价比。在撒哈拉以南非洲等强风频发地带，结构强化型支架的防风蚀性能成为技术选型的首要考量，项目实践经验说明，海外地面电站的支架选型需构建多维评估体系，需要精确测算辐照数据与气象要素的时空分布特征，又要结合地形地貌特点进行力学仿真，同时还需建立全生命周期成本模型，凭借多目标优化算法筛选出兼具经济性与环境适应性的技术方案。

结语：

综上所述，跟踪支架技术在海外集中式光伏电站中呈现出诸多优势，它能追踪太阳轨迹，提升电站发电效率，降低单位发电成本，提高电站经济性与竞争力，而且跟踪支架在复杂气候条件下可靠性高，为其在全球广泛应用奠定了坚实基础，随着技术不断进步和成本降低，跟踪支架技术有望在电站领域发挥更关键作用。

参考文献：

[1]徐开源. 跟踪支架光伏电站场平优化研究 [J]. 能源与节能， 2024， （06）： 22-25. DOI：10.16643/j.cnki.14-1360/td.2024.06.091.

[2]黄宁，王怡君. 光伏电站中可调支架系统经济技术研究 [J]. 光源与照明， 2024， （01）： 122-124.

[3]付晓敏，郭文斌，周元贵，等. 考虑支架特性的光伏电站技术经济分析 [J]. 分布式能源， 2023， 8 （01）： 76-80. DOI：10.16513/j.2096-2185.DE.2308110.

[4]仲雅娟，赵大乐，赵鹰. 光伏电站内不同光伏支架形式数量占比的研究 [J]. 太阳能， 2022， （09）： 90-96. DOI：10.19911/j.1003-0417.tyn20210914.01.