王敏杰（John Smart）
光伏跟踪器设计师，毕业于哈尔滨工程大学航天工程系，飞行器动力工程专业。有着近7年的国际跟踪系统的设计开发经验，曾参与主持多个跟踪器的产品设计和计算校核。现就职于一家国内跟踪器公司，任海外项目设计总工程师岗位。个人运营微信公众号：小树洞谈光伏支架。不定期分享关于跟踪器的技术文章。
本文仅代表受访者个人观点。
Q1：跟踪支架从2009年的兴起到2013年左右低潮，到近两年又开始上升，你觉得主要原因是什么？
A1:
先讲下跟踪器的兴起。
由于我工作的方向一直都是国际市场，所以对跟踪器的研究和关注的方向也都在海外。
国际上在2013年之前，主要市场还是一些欧盟国家，而且大部分使用的也是双轴跟踪器以及小部分联动平单轴跟踪器。
跟踪器真正开始爆发应该是从2014年开始。
当时的跟踪系统经过各个厂家多年的研究和技术积累，系统可靠性和设计理论都比较成熟，已经具备了大面积使用的能力，并且越来越多的客户发现，采用跟踪系统，虽然在前期需要投入较高的资本，但是回报非常可观。也是从那时起，市场开始慢慢从传统的固定支架向跟踪器进行转变，各家跟踪器厂家也如雨后春笋般纷纷进入了市场。
如今，跟踪器已经遍布世界各地，根据GTM最新的数据分析，美国及澳洲市场跟踪器占有率在地面电站中已经达到80~90%，在全球总安装量占比20%左右，而且这个数字每一年都在加速上升，很显然，跟踪器已经成为了未来地面光伏电站的趋势。
上图：跟踪器占全球的比例逐年上升（来源：WoodMackenzie Power & Renewables）
Q2:国内跟踪支架的技术水平怎么样？对标国外有哪些差距？
A2:
我每年SNEC展会都会去各个展馆逛逛，看看又有什么新的进展。
其实对于支架结构这种东西，基本上看个主要零件和节点的设计就能对设计师的实力估摸个大概。总的来说，国际上的对手技术实力都很强，技术领域的竞争环境相比国内更加恶劣。
我总结目前市场上的跟踪器大致可以分成三个阶段：
1.原始阶段，只实现了跟踪器的基本功能，就是从东到西跟踪太阳。结构以中国的建筑荷载规范进行计算，基本上只考虑了静态荷载。
2.开拓阶段，实现了基本功能后，了解了跟踪器的受力形式，比如风导致的扭矩，并能运用风洞报告对主要零件进行设计计算。
3.完善阶段，这个阶段需要对跟踪器进行详细的测试，总结大量的项目所带来的经验，并对各个细节不停的设计迭代，不停的查漏补缺，升级改造。
国际上排名前列的跟踪器公司，以欧美公司为主。他们大都在前期研发上投入了大量的人力和物力，基本上都已经进入第三阶段。这也是他们能成为国际排名前列公司的原因。
但是反观国内的厂家，停留在第二，甚至第一阶段的还是比较多的。
当你处在国际的竞争环境中时，往往比拼的不仅仅是你的价格，更多的是要求跟踪器厂家一整套完善的管理体系，研发体系，以及对各类技术领域的掌握能力。
跟踪器需要结合了多个专业知识，目前遇到高频技术问题比如：
-对模态，振型，频率，阻尼比的换算推导
-静态、动态（DAF）、稳定性、气弹风洞测试
-对动态风荷载和气动弹性稳定性的理解和计算导入
-对当地国家荷载规范和钢构规范的熟悉程度
-对零部件，包括每一个焊缝，每一颗紧固件的校核
-对桩基基础的测试以及计算
-对接触腐蚀，大气腐蚀，土壤腐蚀的解决方案
这些问题不仅需要全面的理论计算作为基础，还需要第三方来审核这类计算。可以说相对于国内，国际上的要求更高也更细，加上国际上对中国产品的误解，作为中国厂家，想成功的走出去确实也更艰难。
Q3:跟踪支架的设计与固定式支架相比，主要不同是什么？
A3:
我想你问的主要是在结构上的比较。
对于光伏支架结构来说，设计主要考虑三种情况：抗拉，抗弯（抗压P-Delta效应），抗扭。
这三种情况的设计难度递增，或者说同一个零部件，抵抗这三种力的能力逐级递减。
固定支架除了部分要考虑抗弯扭转屈曲外，一般都只需要解决前两种力。
而跟踪器结构，由于其需要有一个转轴来转动，所以还需要额外抵风，雪和自重对转轴带来的扭矩。
跟踪器的运动主要受三个控制方程组来约束，主轴扭转，主轴摆动，立柱摆动。而所有的跟踪器设计问题，基本上都集中在这个主轴扭转运动方程上。
上图：跟踪器扭转运动控制方程
因为转轴往往很长，而且刚性不足，导致其基本频率很低。
我们知道风对跟踪器会产生扭矩，一旦跟踪器受到一个初始的外界扭矩，就会不停进行往复运动，当这个外界扭矩出现和消失的频率与扭转运动频率相同时，就产生了共振。
一般我们认为，当光伏支架的第一振型结构频率小于5Hz时，则必须考虑风致共振。而跟踪器的频率基本上都是2Hz徘徊，而固定支架往往频率都比较高，对风共振的效应不敏感，我想这就是主要的结构设计区别吧。
上图：扭转稳定性仿真（来源：CPP）
Q4:随着双面组件的应用量加大，跟踪支架可能会越来越高，对跟踪支架结构设计有什么挑战？
A4:
确实，随着离地高度的增加，由地面反射到双面组件背面的太阳辐射就越多，但是也有不同的看法，也就是当组件高度大于一定的值后，反射的效率就没有太大的区别了。
而且对于结构设计来说，跟踪器越高，相同大小的力作用到立柱的弯矩就越大，对立柱的要求就越高。
Q5:国内主流跟踪厂家是哪些？各有什么技术特点？
A5:
这个问题其实比较难回答，因为一直都是和国际上的厂家进行对抗，说实话我对国内厂家并不是很熟悉。但是我总体的感觉是，现在国内的跟踪器发展很快，经过各家同行的努力，中国跟踪器的市场占有率也逐年增加。
下图是国内外主要光伏跟踪器厂家：
图：本人整理的国际跟踪器厂家名录
（中国厂家未收录完整，待增加）
Q6:跟踪支架能在户用或者工商业项目上应用吗？您觉得跟踪支架后续的主流应用场景是什么样？
A6:
其实我个人是不太赞成在屋顶上使用跟踪系统的，主要原因是风荷载在屋顶这类建筑物上非常复杂，不仅会产生剧烈的湍流，而且风速变化也很剧烈。在屋顶上的固定支架系统有时都无法抵抗这类风荷载，更不用说跟踪器这类风致敏感结构了。
上图：风经过屋顶边缘会产生加速，对屋顶支架产生额外的附加力（来源:CPP）
目前跟踪器的运用都在于大型的地面电站，现在也出现了越来越多的附加功能，比如新式的跟踪算法，跟踪器与双面组件，跟踪器与储能，跟踪器与清洗机器人等等。
我觉得未来跟踪器的走向有很多种可能，不限于想象，非常令人期待。
原文始发于微信公众号（坎德拉）：做好光伏跟踪器有多难？专访行业专家王敏杰