波浪狀太陽能車棚的設計

黃在告

(江西科技學院 江西 南昌 330000)

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波浪狀太陽能車棚的設計

黃在告

(江西科技學院 江西 南昌 330000)

通過分析了傳統太陽能車棚的優缺點，在保留其優點的基礎上，重新設計了車棚的結構，改變的太陽電池組件的鋪設方式，達到對太陽能的最大化利用。接著選擇江西可科技學院正門旁的電動車停車點為新設計的波浪狀太陽能車棚的實際應用地。然后敘述了設計要求與地理環境情況，再進行系統設計，確定各種組件的選型，最后進行了投資效益分析和社會效益分析，說明了新型車棚比傳統車棚更好，并能很好的應用于實際。

太陽能發電；波浪狀車棚；太陽電池組件

一、引言

今科學技術高速發展，人口越來越多，地球上的石油、天然氣、煤礦等不可再生資源終有一日會消耗殆盡。所以現在全世界科學家都在尋找各種資源來代替不可再生資源[1]。

而太陽能作為一種人們每天都可以得到的可再生的清潔能源，自然得到廣大科學家的深入研究。現在，人們對太陽能利用的研究日漸成熟，并且開始設計和建立各種各樣的太陽能發電設備，為人們提供源源不斷的由太陽能轉化而來的電能。

這個主支架每隔3m放置安裝一個，以保證有足夠強度支撐車棚頂。

二、支撐太陽能組件浪瓦的設計

這個部分是對傳統太陽能車棚的最大的改進，波浪狀的構造能給太陽電池組件很好鋪墊，迅速的排水保護電池組件，并且其延展開來的面積遠遠要大于傳統車棚的平鋪式的安裝方式，因此擁有了更大的陽光接受面積，具備了對太陽能更高利用效率[2]。

因為要為組件做支撐，所以選用不銹鋼定制浪瓦，鋼材有很久的使用壽命，很好的抵抗自然因素的侵蝕，提供足夠的支撐強度，因為非晶硅電池的規格要求，要對不銹鋼浪瓦進行尺寸設計，以下為浪瓦的結構示意圖：

三、太陽電池組件的選擇

因為電池組件要鋪設在不銹鋼浪瓦上，電池組件的要足夠柔軟，所以選用非晶硅柔性太陽能電池板，鋪設在浪瓦的突起圓弧上，選用的型號為BX-SUNPONER-100W的非晶硅柔性電池[3]，其規格參數ng為：工作電壓18V,工作電流6.11A，開路電壓21.42V，短路電流6.72A，功率100W,尺寸100mm×50mm×2mm。

計算所需太陽電池組件的數目，車棚長30m。

取32個,車棚長度變為30.6m，車棚寬2.5m。

總共所需的組件數=凸起圓弧數×一條凸起圓弧上的組件數=32×5=160(件)

四、匯流箱的選擇

為了更好的符合匯流箱設計，在160塊組件基礎上在增加8塊，設計168塊組件24塊串聯7并聯。則該匯流箱為24進1出，即將24塊方陣電流匯流成1路電流輸出，共需要配備24進1匯流箱7臺。

最大輸出功率=組件數×一個組件的瓦數×綜合損失系數=168×100×0.9=15.12kW防雷回流箱參數為：輸入路數2,輸入范圍DC(20A，電壓DC600V,體積700mm×575mm×220mm

五、逆變器的選擇

逆變器的作用是將直流電轉化為可供各種負載使用的交流電，經過以上計算交流逆變器需要選擇一款直流輸入電壓大于432V,額定輸入電流大于20A和15A，即大于8.64kw和6.48kw的的逆變器2臺。選用型號為SDS-9/7KW的光伏并網逆變器[4]，其規格參數為：產品型號9kw/7kw光伏逆變器。輸入參數(直流)：最大輸入功率9000w/7000w，最大輸入電壓500V，最大輸入電流20A，輸出參數(交流)交流輸出功率9000w/7000w，尺寸540mm×660mm×192mm。

六、直流配電柜的選擇

配電柜是用來檢測光伏逆變器的裝置，保證逆變器能照常工作，在逆變器發生故障時能及時反饋故障信息給監測人員。

根據之前的計算結果，選擇的符合計算要求的配電柜參數為：尺寸700mm×600mm×150mm，光伏組件輸入路數16路，輸入電壓DC80-900V，每路最大電流5A，輸出最大電流50A，工作溫度范圍-40℃-+85℃，防護等級IP65。

七、效益分析

波浪狀太陽能車棚成本如表1所示。

表1 太陽能車棚成本估算表

據調查分析，每年的波浪狀太陽能車棚在一年內大約能將太陽能轉化為電能大約30000多kwh左右，82.17kwh為晴天或陰雨天的平均發電量[5]。電動車平均沒沖一次電大約需要0.3度左右。所以車棚每天大約能為273輛電動車供電，然后假設每次人們充電都收取一塊錢的服務費，那么一天就能賺得273元。

一年的收入=一天的收入×365=276×365=99645元

而整個波浪狀太陽能車棚的成本是22.21萬元，計算大約多少年能賺回成本，開始盈利。

由此可見，車棚建立大約兩年后就開始盈利，年利潤10萬元左右，不僅為車輛遮風擋雨，提供清潔電力，減少空氣污染，還能節省開支。

[1]郭連貴,周青,張洪濤.太陽能光伏學[M].化工工業出版社,2012年09月.

[2]周志敏,紀愛華.太陽能光伏發電系統設計與應用實例[M].電子工業出版社,2010年7月.

黃在告，江西科技學院專職教師，研究方向：光伏應用技術與加工。