Cách chọn thành phần Titan cho tiện ích-Dự án năng lượng mặt trời quy mô

Cách chọn thành phần Titan cho các dự án năng lượng mặt trời quy mô tiện ích{0}}

Một trang trại năng lượng mặt trời quy mô tiện ích-hoạt động được 25-30 năm. Cấu trúc lắp đặt, các bộ phận theo dõi và hệ thống làm mát phải đối mặt với sự suy giảm tia cực tím, phun muối, chu kỳ độ ẩm và ăn mòn đất mỗi ngày trong suốt tuổi thọ đó. Các thành phần hợp kim titan cho thiết bị năng lượng mặt trời có giá cao hơn 3- gấp 5 lần so với thép mạ kẽm ban đầu-nhưng chúng không yêu cầu mạ lại, sơn lại hoặc thay thế trong vòng đời dự án. Hướng dẫn này đề cập đến việc lựa chọn cấp độ (Cấp 2 so với Cấp 5 và Cấp 7), thông số kỹ thuật khu vực dành cho Đức/Nhật Bản/Ấn Độ/Đông Nam Á và 7 tài liệu xác minh cần yêu cầu từ nhà cung cấp của bạn trước khi đặt hàng.

Nơi Titan phù hợp với tiện ích-Quy mô năng lượng mặt trời

Các dự án năng lượng mặt trời{0}}quy mô tiện ích sử dụng titan trong ba loại thành phần: phần cứng kết cấu và lắp đặt, cơ chế theo dõi năng lượng mặt trời và hệ thống làm mát/truyền nhiệt. Không phải mọi thành phần đều phù hợp với titan-vật liệu này giành được vị trí khi thép mạ kẽm hoặc nhôm đạt đến giới hạn tuổi thọ sử dụng trước khi thời hạn PPA 25 năm của dự án kết thúc.

Quyết định phụ thuộc vào một biến số: chi phí thay thế trong quá trình vận hành. Nếu việc thay thế một bộ phận đòi hỏi phải tháo rời các mảng, tắt bộ biến tần hoặc cử nhân viên đến các địa điểm ở xa thì chi phí vòng đời của vật liệu rẻ hơn sẽ vượt quá chi phí trả trước của titan. Nếu thành phần này có thể dễ dàng tiếp cận và có thể thay thế thì thép mạ kẽm hoặc nhôm vẫn là lựa chọn kinh tế.

Các thành phần đảm bảo titan: cánh tay dẫn động theo dõi (tải theo chu kỳ + phơi nhiễm), ốc vít gắn ven biển (clorua tấn công lớp phủ kẽm) và ống vòng làm mát trong các nhà máy điện mặt trời tập trung (CSP), nơi hóa chất làm mát tấn công thép cacbon. Đối với những ứng dụng này, các thành phần hợp kim titan cho thiết bị năng lượng mặt trời mang lại tuổi thọ sử dụng tương đương mà thép và nhôm không đạt được.

Lựa chọn lớp: Lớp 2 vs Lớp 5 vs Lớp 7

Ba loại titan bao gồm 95% ứng dụng cơ sở hạ tầng năng lượng mặt trời. Sự khác biệt không phải là chất lượng-mà là các đặc tính hóa học và cơ học phù hợp với tải trọng và môi trường cụ thể.

Tài sản	Lớp 2 (CP)	Lớp 5 (Ti-6Al-4V)	Lớp 7 (Ti-0,2Pd)
Tiêu chuẩn ASTM	B348/B338	B348/B381	B348/B338
Độ bền kéo (MPa)	345	950	345
Sức mạnh năng suất (MPa)	275	880	275
Chống ăn mòn	Tốt (nói chung)	Tốt (nói chung)	Cao cấp (Cl⁻ + axit)
Ứng dụng năng lượng mặt trời tốt nhất	Lắp đặt, làm mát ống	Cánh tay theo dõi, khung kết cấu	Ốc vít ven biển, bộ trao đổi nhiệt
Chi phí tương đối	Đường cơ sở	+40-60%	+80-120%

Loại 2 là titan nguyên chất về mặt thương mại. Nó xử lý các vòng lặp ăn mòn trong khí quyển và làm mát bằng nước tinh khiết. Đối với các thanh ray lắp đặt và các bộ phận kết cấu không chịu tải-, Cấp 2 cung cấp đủ độ bền ở mức giá titan thấp nhất. Cường độ năng suất 275 MPa (theo ASTM B348) vượt quá yêu cầu về tải trọng gió thông thường đối với các hệ thống lắp đặt nghiêng cố định-.

Lớp 5 (Ti-6Al-4V) là hợp kim cấp hàng không vũ trụ. Việc bổ sung nhôm và vanadi sẽ đẩy độ bền kéo lên cao hơn 950 MPa-3 lần so với Cấp 2. Cánh tay theo dõi năng lượng mặt trời quay hàng nghìn lần mỗi ngày theo hướng mặt trời; tải trọng mỏi này đòi hỏi cường độ cao hơn của Lớp 5. Sử dụng Cấp 2 trong cánh tay theo dõi có nguy cơ bị nứt do mỏi ở nồng độ ứng suất trong vòng 5-8 năm.

Lớp 7 bổ sung thêm 0,15-0,25% paladi. Palladium làm thay đổi khả năng ăn mòn, cho phép phục hồi màng thụ động trong môi trường-giàu clorua và axit. Đối với các trang trại năng lượng mặt trời ven biển trong phạm vi 5 km cách vùng nước mặn, ốc vít Cấp 7 và ống trao đổi nhiệt ngăn chặn sự ăn mòn kẽ hở ở rễ ren và các mối nối ống-đến-bảng ống-hai vị trí mà Cấp 2 cuối cùng bị rỗ.

Đặc điểm kỹ thuật khu vực: Đức, Nhật Bản, Ấn Độ, Đông Nam Á

Địa lý thúc đẩy việc lựa chọn cấp titan thông qua hai kênh: tải lượng clorua trong khí quyển và hóa học đất. Thiết kế trang trại năng lượng mặt trời tương tự đòi hỏi các thông số kỹ thuật vật liệu khác nhau tùy thuộc vào nơi nó được xây dựng.

Đức:Các dự án quy mô-công ích nội địa ở Bavaria và Brandenburg có mức phơi nhiễm clorua thấp (ISO 9223 loại C2-C3). Titan loại 2 là đủ để gắn phần cứng. Các dự án ven biển dọc theo Biển Bắc và Biển Baltic tuân theo quy trình clorua giống như cấp 7 của Nhật Bản đối với ốc vít trong phạm vi 5km tính từ bờ biển. Các thanh tra BImA và TÜV của Đức yêu cầu phải có chứng nhận vật liệu đầy đủ (EN 10204 Loại 3.1) cho các thành phần kết cấu, bao gồm cả titan.

Nhật Bản:Hầu hết-năng lượng mặt trời quy mô tiện ích ở Nhật Bản đều nằm cách bờ biển 10 km. Phun muối do bão- điều khiển cung cấp lượng clorua 15-60 mg/m²/ngày (ISO 9223 loại C4-C5) trong mùa bão. Cấp 7 là tiêu chuẩn cho các ốc vít và kết nối kết cấu lộ ra ngoài. Cánh tay theo dõi ở các địa điểm ven biển sử dụng Cấp độ 5 để tăng cường sức mạnh, với ốc vít Cấp 7 tại các điểm lắp ráp. JIS H 4600 (tấm/tấm titan) và JIS H 4607 (ống titan) là các tiêu chuẩn của Nhật Bản tương đương với ASTM B348/B338 - xác nhận tiêu chuẩn mà nhà cung cấp của bạn chứng nhận.

Ấn Độ:Các dự án sa mạc Rajasthan và Gujarat phải đối mặt với chu kỳ nhiệt và tia cực tím cao (xoay chuyển từ −5 độ đến 50 độ hàng ngày) nhưng mức tiếp xúc với clorua tối thiểu-Cấp 2 là đủ. Các dự án ven biển ở Tamil Nadu và Gujarat (Vịnh Khambhat) yêu cầu Cấp 7 vì những lý do tương tự như Nhật Bản. Chứng nhận BIS của Ấn Độ chấp nhận tiêu chuẩn ASTM và JIS; xác nhận sự chấp nhận với nhà thầu EPC của bạn trước khi chỉ định.

Đông Nam Á:Độ ẩm nhiệt đới (75-90% RH quanh năm{10}}cùng với lượng clorua ven biển khiến Đông Nam Á trở thành môi trường khắc nghiệt nhất đối với phần cứng lắp đặt năng lượng mặt trời. Các dự án tại Việt Nam, Thái Lan, Indonesia và Philippines trong phạm vi 10km tính từ bờ biển nên chỉ định Cấp 7 cho tất cả các ốc vít lộ ra ngoài và Cấp 5 cho cánh tay định vị. Các dự án nội địa (Đông Bắc Thái Lan, Bắc Việt Nam) có thể sử dụng Cấp 2 để lắp cố định. Mùa gió mùa kéo dài 3{11}}6 tháng chu kỳ khô ướt liên tục làm tăng tốc độ xuống cấp của lớp phủ trên màng oxit thụ động của thép mạ kẽm-titan không bị thoái hóa trong những điều kiện này.

Ứng dụng-để-Bản đồ điểm

Bảng sau đây ánh xạ các thành phần năng lượng mặt trời-có tỷ lệ tiện ích phổ biến thành các loại titan được đề xuất dựa trên loại tải và môi trường tiếp xúc:

Thành phần	Lớp đề xuất	Tại sao
Ray lắp	Lớp 2	Đủ sức mạnh, chi phí thấp nhất, ăn mòn trong khí quyển nói chung OK
Cánh tay truyền động theo dõi	lớp 5	Độ bền mỏi cao khi di chuyển tải, mạnh hơn gấp 3 lần so với loại CP
Ốc vít ven biển	lớp 7	Bổ sung Pd chống ăn mòn kẽ hở clorua tại các bề mặt ren
Ống trao đổi nhiệt làm mát	Lớp 2 hoặc 7	Cấp 2 cho nước tinh khiết; Cấp 7 nếu chất làm mát có chứa clorua

7 tài liệu cần yêu cầu trước khi đặt hàng

Một nhà cung cấp titan không có chứng nhận đầy đủ đang bán kim loại có nhãn. Yêu cầu các tài liệu này trước khi đặt bất kỳ đơn đặt hàng sản xuất nào:

1. Giấy chứng nhận kiểm tra vật liệu (EN 10204 Loại 3.1 hoặc ASTM A960)-có chỉ số nhiệt, thành phần hóa học và tính chất cơ học

2. Tuân thủ tiêu chuẩn ASTM B348 (thanh) hoặc B338 (ống) hoặc B381 (rèn)-không chỉ "titan" trên hóa đơn

3. Kết quả kiểm tra ăn mòn giữa các hạt (ASTM G67 cho lớp Ti) nếu ứng dụng liên quan đến môi trường axit

4. Báo cáo kiểm tra kích thước với dữ liệu CMM cho các bộ phận được gia công-dung sai theo tiêu chuẩn ISO 2768-mK trừ khi có quy định khác

5. Thông số kỹ thuật về độ hoàn thiện bề mặt (giá trị Ra) với phương pháp đo-quan trọng đối với các bộ phận tiếp điểm quay hoặc trượt

6. Chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001-không phải giấy phép kinh doanh, chứng chỉ QMS thực tế

7. Giấy chứng nhận xuất xứ và khả năng truy xuất nguồn gốc nguyên liệu thô-nguồn xốp titan ảnh hưởng đến hàm lượng oxy kẽ

Nếu nhà cung cấp không cung cấp các mục 1-3 thì loại vật liệu trên báo giá sẽ không thể xác minh được. Bạn đang mua kim loại có nhãn chứ không phải titan được chứng nhận.

Logic chi phí: Chi phí trả trước và tiết kiệm vòng đời

Titan có giá cao hơn 3-5 lần so với thép mạ kẽm nhúng nóng-mỗi kg. Nhưng sự so sánh không phải tính theo kg mà là tính theo năm sử dụng.

Đường ray lắp đặt bằng thép mạ kẽm ở môi trường ven biển Đông Nam Á cần được-mạ lại hoặc thay thế vào năm thứ 10-12. Chi phí thay thế bao gồm: vật liệu, nhân công, tiếp cận cần cẩu, tháo dỡ mảng và tổn thất sản xuất năng lượng trong thời gian ngừng hoạt động. Trong một trang trại năng lượng mặt trời 100MW, việc thay thế 5.000 đường ray lắp đặt đã tiêu tốn 180.000-250.000 USD chỉ riêng về vật liệu và nhân công - trước khi tính doanh thu phát điện bị mất.

Đường ray titan Cấp 2 có khả năng chịu tải tương đương có chi phí trả trước cao hơn gấp 4 lần nhưng không cần bảo trì trong vòng 25 năm. Điểm giao nhau mà chi phí vòng đời của titan đánh bại thép mạ kẽm là năm thứ 12-14 ở môi trường ven biển, năm 18-20 ở môi trường nội địa. Đối với PPA có thời hạn 25 năm, titan sẽ rẻ hơn trên cơ sở vòng đời ở bất kỳ vị trí ven biển hoặc có độ ẩm cao nào.

Tính toán này không áp dụng cho môi trường có hàm lượng clorua thấp-trong đất liền, nơi thép mạ kẽm có tuổi thọ sử dụng là 20+ năm. Ở những vị trí đó, việc chỉ định titan sẽ làm tăng thêm chi phí mà không tăng thêm giá trị.

Câu hỏi thường gặp

Tôi có thể sử dụng titan cấp 2 thay vì cấp 5 cho cánh tay theo dõi để tiết kiệm chi phí không?

Không. Cánh tay theo dõi trải qua quá trình tải mệt mỏi theo chu kỳ-hàng nghìn chu kỳ mỗi ngày khi mảng đi theo mặt trời. Giới hạn chảy của cấp 2 (275 MPa theo tiêu chuẩn ASTM B348) không đủ để duy trì tải trọng mỏi. Cấp 5 (Ti{11}}6Al-4V, hiệu suất 880 MPa) được chỉ định cho các thành phần quan trọng về độ mỏi. Sử dụng cấp 2 có nguy cơ hình thành vết nứt mỏi tại các điểm tập trung ứng suất trong vòng 5-8 năm.

Làm thế nào để so sánh titan với nhôm để gắn năng lượng mặt trời?

Nhôm 6061-T6 có cường độ chảy 276 MPa-gần giống với titan Loại 2. Cả hai đều chống ăn mòn khí quyển. Sự khác biệt là trong môi trường xâm thực: nhôm bị ăn mòn rỗ trong môi trường clorua (ven biển, muối khử băng), trong khi màng thụ động của titan vẫn ổn định. Đối với các địa điểm trong đất liền, nhôm tiết kiệm chi phí hơn. Đối với các địa điểm ven biển, titan mang lại tuổi thọ dài hơn.

Tôi cần loại bề mặt hoàn thiện nào cho các bộ phận năng lượng mặt trời bằng titan?

Đối với các bộ phận lắp tĩnh: Ra 3,2 µm là đủ. Đối với các bề mặt tiếp xúc trong cơ cấu theo dõi: Ra 1,6 µm hoặc tốt hơn để ngăn ngừa hiện tượng lõm. Các khối titan chống lại titan dưới lớp tiếp xúc trượt-xác định các cặp vật liệu khác nhau (ống lót lót titan và thép cứng hoặc titan so với PTFE-) tại các bề mặt trượt.

Tôi có thể hàn các bộ phận năng lượng mặt trời bằng titan-tại chỗ không?

Không được khuyến khích. Hàn titan yêu cầu che chắn khí trơ (TIG với thanh lọc argon) ở cả mặt hàn và mặt chân mối hàn. Điều kiện hiện trường hiếm khi đáp ứng được yêu cầu về độ sạch và che chắn. -Chế tạo trước các cụm titan tại nhà máy và vận chuyển dưới dạng các cụm lắp ráp phụ được bắt vít/hàn-. Nếu không thể tránh khỏi việc hàn tại hiện trường, hãy chỉ định quy trình hàn ISO 3834 và kiểm tra màu sau{7}}mối hàn (có thể chấp nhận bạc/rơm =; oxy hóa xanh/tím =, loại bỏ).

Chỉ định các thành phần Titan của bạn

Gửi bản vẽ thành phần của bạn, cấp titan yêu cầu và vị trí dự án. Bạn sẽ nhận được bảng thông số kỹ thuật vật liệu đã được xác minh tuân thủ tiêu chuẩn ASTM, tính chất cơ học và dung sai kích thước trong vòng 24 giờ.

E-mail:sales@moly-tungsten.com| WhatsApp/Điện thoại: +86 134 3633 4453

---

Công ty TNHH Super Tech Trung Quốc (moly-tungsten.com) - 11 năm sản xuất thành phần titan, vonfram và molypden. Chứng nhận ISO 9001. Phục vụ các ngành công nghiệp năng lượng mặt trời, chất bán dẫn, y tế và dầu khí trên khắp Đức, Nhật Bản, Ấn Độ và Đông Nam Á.

Liên hệ: sales@moly-tungsten.com|+86 134 3633 4453|Công viên Khoa học và Công nghệ Vọng Kinh, Bắc Kinh, Trung Quốc