目前我国普遍使用的光伏支架从材质上分,主要有混凝土支架、钢支架和铝合金支架三种。
● 混凝土支架主要应用在大型光伏电站上,因其自重大,只能安放于野外地基基础较好的地区。且混凝土耐候性较差,经冻融、盐碱等恶劣环境后容易产生开裂,甚至碎裂现象,维修成本较高。
● 铝合金支架一般用在民用建筑屋顶太阳能应用上,铝合金具有耐腐蚀、质量轻、美观耐用的特点,但其自承载力低,无法应用在太阳能电站项目上。
● 钢支架性能稳定,制造工艺成熟,承载力高,安装简便,广泛应用于民用、工业太阳能光伏和太阳能电站中。但自身重量高,安装不便、运输成本高、且防腐性能一般。
从应用场景来说,滩涂和近海因地势平坦,光照强度大的特点,成为光伏发展新的重要领域。
但由于滩涂和近海地区土壤盐碱化严重,土壤中Cl-、SO42-含量非常高,对金属基光伏支架系统的底部和上部结构具有强腐蚀性,传统的光伏支架系统难以满足强腐蚀性环境下光伏电站使用寿命与安全性的要求。
复合材料支架由于质量轻、易安装、耐化学品性好、成本低等优势也受到大家关注,越来越多企业开始进行应用开发。
纤维增强复合材料(FRP)是由高强度纤维(如碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等)经树脂固化而成的新型材料,具有更优的工程力学性能和工程使用效果。
FRP是良好的耐腐材料,对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。
FRP相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5,可是拉伸强度却接近,甚至超过碳素钢,而强度可以与高级合金钢相比。
FRP热导率低,室温下为1.25~1.67kJ/(m·h·K),只有金属的1/100~1/1000,是优良的绝热材料。
由于耐久性好,在设计年限内基本上是一种免维护的结构。
适合用于光伏支架的复合材料主要有聚氨酯玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维环氧树脂复合材料,一般来说,前者主要用于陆地环境,后者适合用于海洋环境。
玄武岩纤维复合材料光伏支架由于较高的强度、刚度和耐候性能,更适合海洋环境,目前格外受到人们关注。
艾邦整理了目前正在进行或准备进行复合材料光伏支架开发的一些企业情况,供大家参考,若有遗漏和失误,欢迎沟通交流。
重庆亿煊新材料科技有限公司成立于2017年12月,是重庆国际复合材料股份有限公司(CPIC)旗下的全资子公司,负责复合材料板块。
CPIC是一家集玻纤产品研发、生产、销售为一体的大型国有企业, CPIC拥有总资产超过140亿元,玻纤年产能突破90万吨,玻纤产能位居全球前四位。
光伏组件 图源:云天化
2022年5月,重庆亿煊宣布成功生产出复合材料光伏支架,采用玻纤复材方案。
复合材料光伏支架是由高性能拉挤型材通过全新的结构设计组装而成,玻纤含量高达80%,相比传统的金属支架,它具有使用寿命长、低碳排、耐腐蚀、高强度的特点,为光伏在海水、盐碱、鱼塘、高海拔等应用场景提供更优的解决方案。
2022年9月重庆亿煊负责的复合材料支架光伏发电示范工程——屋顶分布式光伏发电项目竣工。项目装机容量为19.62kw,年发电量为17903.25kw,设计选址地点位于瀚恩新材公司办公楼顶。
2023年6月,TUV北德正式授予重庆亿煊新材料科技有限公司复合材料光伏支架国际认证证书。
TUV北德基于其技术规范T/CPIA 0013-2019,对重庆亿煊复合材料支架进行了材料力学性能、耐候性、易燃性等测试,整个测试周期表现良好。
公司网址:https://www.cpicfiber.com/
河南恩贝斯复合材料有限公司成立于2019年,是河南四通集团有限公司子公司,位于河南省安阳市滑县,是一家复合材料企业。公司占地80余亩,拥有玻璃钢拉挤设备生产线48条,拉挤模具300余条。
炬石玄纤科技(安阳)有限公司成立于2022-04-19,法定代表人为苏林,注册资本为5000万元人民币,主营高性能纤维及复合材料制造、非金属矿物制品制造。
3月30日上午,安阳高新区在炬石玄纤公司综合研发车间举行玄武岩纤维暨高端装备研发制造基地点火仪式。
2023年2月8日,炬石玄纤科技(安阳)有限公司与河南恩贝斯复合材料有限公司达成协议,共建炬石玄纤玄武岩纤维光伏支架生产基地。
北京连续玄武岩纤维科技有限公司成立于2021年09月02日,经营范围包括高性能纤维及复合材料。
2022年10月,北京玄武岩公司科研团队成功利用玄武岩纤维复合基材代替原有光伏支架材料,研发出玄武岩纤维光伏支架,具备规模化生产和利用。
2023年3月5日,北京连续玄武岩纤维科技有限公司与中能华安大数据有限公司签署合作协议。中能华安公司每年在北京玄武岩公司采购5亿元各种型号玄武岩纤维光伏支架,用于光伏项目建设开发。
潍坊中创新材料科技有限公司成立于2018年11月 ,投资7亿元建设年产1万吨高强度高模量玄武岩连续纤维项目,公司与乌克兰工程院院士及其技术团队在寿光成立“山东省院士工作站”,对高强度高模量玄武岩连续纤维制造工艺及其制品在军民领域应用进行创新性攻关研究。
2022年10月26日,齐鲁网讯,历经5年多的持续技术攻关,潍坊中创新材料科技有限公司成功开发出国内首台玄武岩纤维光伏支架。
该产品已通过各种力学、理化及疲劳性能测试,各项性能指标国际领先,高于同行业水平,且稳定性良好。
云晟(安徽)能源装备科技有限公司成立于2023年03月01日,注册地位于安徽省淮南市凤台县,注册资本 1100万元,专业从事先进高端复材制造,高分子膜结构建筑材料,光伏组件边框、支架,柔性支架,风机叶片与塔杆,光伏产业装备智能化无人化等业务,是江苏国晟资本旗下国晟能源股份有限公司控股子公司。
来源:凤台县开发区管委会
根据淮南市凤台县开发区管委会2023年5月23日发布的环评公告,云晟(安徽)能源装备科技有限公司的“光伏产业先进复材制造与运维装备智能化项目”,主要生产聚氨酯拉挤复合材料边框:购置15吨拉挤生产线40条,年产光伏组件复合材料边框182万套。
聚氨酯拉挤复合材料支架:购置15吨拉挤生产线40条,年产复材支架182万套。
据了解,目前云晟复合材料光伏支架项目属于立项阶段。
陕西华晓光伏科技有限公司成立于2021年10月,地址位于陕西省西安市浐灞生态区,是一家研发、设计、推广复合材料光伏支架、边框产品以及光伏发电技术的科技型公司。
公司目前研发设计的复合材料光伏支架、聚氨酯复合材料光伏边框应用范围广泛,不仅可用于各类大型地面并网光伏电站,各类分布式光伏发电系统,海上光伏发电系统,而且还可用于沙漠、戈壁、滩涂等场所。
华晓光伏科技公司并与西安交通大学合作,参与对光伏组件以及光伏技术的研发、应用和推广工作。
上海艾茉莉电气有限公司成立于2021年12月,位于上海市奉贤区,法定代表人为周梅凤。
上海艾茉莉电气有限公司主要经营海上、滩涂、渔光互补光伏支架、复合高耐腐电缆桥架、综合管廊支架、预埋槽道、聚氨酯桥架/管箱、高强节能钢制电缆桥架、VCI双金属桥架、玻璃钢桥架/管箱、地铁支架等。
公司网址:https://www.shaimoli.com/
目前来说,复合材料光伏支架走向应用,还需要解决性能验证和第三方认证的问题。
光伏支架设计要点
另外,集中式电站支架、分布式电站支架、跟踪支架、海面光伏支架等都对材料性能有不同需求,在选用复材支架式需要综合考虑。
据中国光伏行业协会预测,支架总市场规模(跟踪+固定)有望在 2025 年达到 1,177 亿元,复材支架若能取得突破,将有很大市场空间。
原文始发于微信公众号(艾邦高分子):复合材料光伏支架势头正起,8家企业开发概况介绍