Como estructura clave que sostiene los módulos fotovoltaicos, los soportes fotovoltaicos afectan directamente la seguridad del sistema, la generación de energía y el retorno de la inversión:
1. Tipo y características del stent
Tipo de soporte Características estructurales Mejora en la generación de energía Escenarios aplicables Comparación de costos
Tipo fijo: El ángulo del componente permanece sin cambios. Punto de referencia (0%): Para la mayoría de los escenarios, proyectos sensibles al costo. Costo más bajo
Ángulo de inclinación ajustable, ajustable manualmente (por temporada), aproximadamente 5%, adecuado para centrales eléctricas pequeñas y medianas en áreas donde el mantenimiento manual es conveniente, bajo.
Tipo de seguimiento de eje único: Seguimiento del acimut solar a lo largo del eje horizontal. 15%-25%. Centrales solares de gran escala instaladas en tierra, áreas orientadas de este a oeste. De mediana a alta potencia.
Tipo de seguimiento de doble eje Seguimiento omnidireccional de la posición solar 25%-40% Regiones de alta latitud, proyectos de alto valor El más alto
2. Materiales principales y selección
Soporte de acero galvanizado por inmersión en caliente: alta resistencia, resistencia a la corrosión, vida útil de 25 años o más, el más ampliamente utilizado, costo moderado.
Soporte de aleación de aluminio: ligero, estéticamente agradable, adecuado para techos y escenarios livianos, pero con un costo más alto.
Soporte de material compuesto: como la fibra de carbono, ligero, de alta resistencia, pero costoso, utilizado principalmente en escenarios especiales.
Soporte de plástico: bajo costo, buen aislamiento, pero resistencia limitada; adecuado solo para sistemas pequeños.
3. Elementos esenciales de diseño y cálculos
Cálculo de la carga de viento: Basándose en la velocidad del viento local con un período de retorno de 50 años, calcule la distribución de la presión del viento y determine la capacidad de resistencia al viento del soporte (generalmente ≥25 m/s).
Cálculo de la carga de nieve: Según el espesor y la densidad locales de la nieve, diseñe la capacidad de soporte del soporte (especialmente importante en las regiones del norte).
Diseño básico:
Esquema de cimentación por pilotes: pilote atornillado (apropiado para suelos blandos), pilote de hormigón colado en obra (apropiado para geología dura), con buena estabilidad.
Esquema de contrapeso: El contrapeso de bloques de hormigón, con una construcción sencilla, es adecuado para áreas con baja capacidad de soporte del techo y del suelo.
Diseño de vano: El soporte flexible puede alcanzar un gran vano de 18 a 60 m, aprovechando el espacio debajo para cultivos agrícolas y, de este modo, mejorando la eficiencia en la utilización del suelo.
4. Aplicaciones especiales de escenas
Soporte para techo: Para techos planos (tipo contrapeso), techos inclinados (tipo gancho) y techos de chapa de acero coloreada (tipo abrazadera), es necesario considerar la impermeabilidad y la capacidad de soporte de carga.
Soporte flotante sobre la superficie del agua: Adopta un flotador de polietileno de alta densidad para adaptarse a los cambios en el nivel del agua, no ocupa terreno y es adecuado para lagos y embalses.
Soporte para invernaderos agrícolas: La altura suele ser ≥3 m, cumpliendo con los requisitos de operación de maquinaria agrícola y permitiendo «generar energía sobre el invernadero y cultivar debajo del invernadero».
Soporte dedicado para BIPV: perfectamente integrado con el edificio, combinando estética y funciones de generación de energía, con un radio de curvatura mínimo de 5 m.
Sugerencias de selección: Para plantas solares de gran escala instaladas en suelo, se debe dar prioridad al seguimiento de un solo eje (la mejor relación costo-eficiencia); para proyectos en techos, se debe elegir acero o aleación de aluminio según la capacidad de carga; para regiones de alta latitud, se puede considerar el seguimiento de doble eje; y para proyectos fotovoltaicos agrícolas, se recomiendan soportes flexibles de gran luz de vano.
IV. Módulos fotovoltaicos e inversores: El «corazón» y el «cerebro» del sistema fotovoltaico
Los módulos fotovoltaicos (PV) y los inversores son el equipo central de un sistema PV, y su selección y adecuación determinan directamente el rendimiento y la vida útil del sistema.
1. Tipos y selección de módulos fotovoltaicos
Comparación de las rutas tecnológicas principales:
Ruta técnica Eficiencia de conversión Estado de producción en masa Coeficiente de temperatura Escenarios aplicables
PERC (Célula Trasera con Emisor Pasivado) 22%-24% Madura, de bajo costo. Centrales eléctricas generales de gran escala instaladas en suelo.
TOPCon (Contacto Pasivado por Óxido de Túnel) 24%-26% Principal, 83% de la capacidad de producción. Buenas centrales eléctricas de suelo de alta eficiencia, distribuidas.
HJT (Célula Solar de Heterounión) 25%-27% en crecimiento, alto costo, mejor rendimiento (-0,25%/℃), proyecto de alto valor agregado en entornos de baja iluminación.
XBC (célula de contacto trasero) 26%+ Mercado de gama alta, 20% de capacidad Bien distribuido, escenarios con altos requisitos estéticos
Explicación detallada de los parámetros de los componentes:
Potencia máxima (Pmax): La potencia de salida máxima bajo condiciones estándar de prueba (STC). Para 2025, la potencia de los módulos convencionales alcanzará entre 550 y 670 W.
Tensión en circuito abierto (Voc): La tensión de un módulo cuando no hay carga, lo que afecta la selección del inversor y el número de módulos conectados en serie.
Corriente de cortocircuito (Isc): La corriente de un componente bajo condiciones de cortocircuito, que determina el diseño de protección del sistema.
Coeficiente de temperatura: porcentaje de disminución de potencia por cada aumento de 1℃ en la temperatura, siendo el HJT el que presenta el valor más bajo (-0,25%) y el PERC el que tiene un valor más alto (-0,38%).
Eficiencia bilateral: La relación entre la capacidad de generación de energía en la parte trasera y la de la parte delantera. Los módulos bilaterales de alta calidad pueden alcanzar una eficiencia bilateral del 85% o superior, lo que puede aumentar la generación de energía entre un 10% y un 15%.
2. Selección y coincidencia de inversores
Tipos de inversores y escenarios aplicables:
Tipo de inversor Eficiencia de la topología Escenarios aplicables Ventajas
Inversor de cadena: Varias cadenas de módulos corresponden a un solo inversor. 97%-99%. Fotovoltaica distribuida (≤1 MW). Alta precisión del MPPT, impacto mínimo en caso de fallos.
Inversor centralizado: Después de conectar en paralelo múltiples cadenas, éste se conecta a un inversor de alta potencia. La eficiencia es del 96% al 98%. Este sistema es adecuado para centrales solares de gran escala instaladas en suelo (10 MW+). Ofrece bajos costos y un mantenimiento sencillo.
Inversor centralizado y distribuido «String MPPT + Inversor centralizado» 97%-99% Central eléctrica de tamaño mediano instalada en tierra (1-10 MW) Equilibrio entre eficiencia y costo
Microinversor: Un inversor para cada módulo individual. 95%-97%. Zonas residenciales de alta gama con exigencias estéticas elevadas. Alta seguridad, sin «efecto barril».
3. Principio de correspondencia entre componentes e inversores
Alineación de potencia: La potencia nominal del inversor debe ser ≥80% de la potencia total de los componentes (para tener en cuenta las pérdidas) y ≤120% (para evitar una carga ligera a largo plazo).
Alineación de voltaje: El voltaje total de los componentes conectados en serie debe estar dentro del rango de voltaje MPPT del inversor, generalmente entre el 60% y el 90% del voltaje nominal del inversor.
Emparejamiento actual: La suma de las corrientes de cortocircuito de los componentes debe ser ≤ a la corriente de entrada máxima del inversor, generalmente con un margen del 10%.
4. Optimización y configuración del sistema
Sobrerating del módulo: En áreas de alta irradiación, la potencia del módulo puede sobreratarse entre un 10% y un 30% en comparación con el inversor, lo que mejora la eficiencia del sistema y reduce el costo por kilovatio-hora.
Configuración MPPT: Al conectar varias cadenas, es recomendable conectar cadenas con orientación/inclinación similar al mismo MPPT para reducir las pérdidas por desajuste.
Gestión de la temperatura: El inversor debe instalarse en un lugar bien ventilado. Por cada aumento de 10℃ en la temperatura, su vida útil se reduce a la mitad y su eficiencia disminuye en un 1%.
Recomendaciones de selección: Para centrales eléctricas de gran escala instaladas en suelo, opte por inversores centralizados combinados con módulos bifaciales de doble vidrio; para instalaciones en techos industriales y comerciales, considere inversores de cadena combinados con módulos monocristalinos de alta eficiencia; para sistemas residenciales, puede considerarse el uso de microinversores combinados con módulos de corte a la mitad para mejorar la seguridad y la estética.