近日，课题组在平单轴光伏支架取得重要进展，研究成果《Experimental study on the interference effects of torsional aerodynamic instability in single-axis solar tracker arrays》（Share Link）正式发表在国际一区期刊 Renewable Energy（IF=9.0）。该研究以平单轴光伏支架为对象，通过风洞试验深入揭示其在强风条件下的气动干扰效应和扭转不稳定机制。

研究背景

       随着我国即将全面推行电价市场化定价机制（链接），发电侧收益将更加依赖实时出力与电力交易响应能力。在此背景下，具备更高发电效率与动态跟踪能力的平单轴光伏跟踪系统，相较固定支架方案展现出更强的经济适应性与技术优势，预计将在未来光伏项目中得到更广泛应用。

       然而，单轴跟踪系统结构较为柔长，刚度较低、跨度较大，在强风作用下易出现大幅扭转振动，存在结构损伤乃至失稳破坏风险。如何准确识别其风致不稳定特征，并制定科学有效的抗风设计与防灾策略，已成为当前光伏系统安全研究中的关键问题。

研究内容

       研究采用全气弹模型模拟六排三跨平单轴光伏支架阵列，突破了以往多集中于单排、刚性模型的研究局限。通过构建真实反映结构动力特性与流场耦合关系的阵列系统，系统揭示了阵列内部在不同倾角、风向角与结构阻尼条件下的扭转气动失稳干扰效应，具有显著的工程应用价值与理论创新性。主要发现如下：

• 揭示阵列尺度下的干扰机理：试验表明，迎风侧首排光伏支架在发生扭转振动时，会对下风侧形成明显的遮蔽作用，限制后排支架的振动，阵列内部呈现出强烈的非均匀气动耦合现象。

• 扭转失稳的临界风速与倾角密切相关：在小倾角（0°至±5°）时系统最容易发生气动失稳；而大倾角虽可提升稳定性，却显著增加静风荷载，需在设计中权衡考量。

• 结构阻尼对稳定性具有显著调控作用：在高倾角工况下，提升结构阻尼能有效提升阵列系统的临界风速，显著削弱振动响应，验证了高阻尼装置在抗风设计中的实用性。

• 提出大风保护角度优化策略：根据试验数据，建议在低阻尼条件下采用0°或−5°倾角作为大风工况下的保护角度；而在具备较高结构阻尼时，可适当采用大倾角提升系统整体稳定性。

国际合作

       本研究是课题组与西班牙马德里理工大学微重力研究所（IDR/UPM）长期合作的又一项重要成果，充分体现了双方在风工程与光伏结构安全领域的科研融合与技术共建。马德里理工大学（UPM）是西班牙工程技术类领域最具代表性的顶尖高校之一，拥有全球领先的科研平台和广泛的国际合作网络。其下属的微重力研究所（IDR）专注于极端环境下的多学科交叉研究，在航天技术、流体力学与结构动力学等方面积累了深厚的科研实力，尤其在光伏支架抗风研究方面具有突出优势，长期致力于开展跟踪式光伏系统的风致振动测压试验、气动失稳分析与CFD数值模拟。

       近年来，课题组与IDR团队紧密合作，围绕光伏支架气弹模型风洞试验、风致失稳特性分析与抗风设计优化等课题持续开展联合研究（链接）。2024年底，Juan A. 教授与 Omar 教授访问课题组，并开展了丰富的学术交流活动（链接）。这些实质性合作不仅推动了高水平论文的发表，也为国际化人才培养打下了坚实基础。未来，双方将在联合试验、技术标准制定、数据库建设及国际培训等方面持续推进合作，共同为光伏结构抗风技术的提升贡献力量。