波浪狀太陽(yáng)能車(chē)棚的設(shè)計(jì)

黃在告

(江西科技學(xué)院 江西 南昌 330000)

?

波浪狀太陽(yáng)能車(chē)棚的設(shè)計(jì)

黃在告

(江西科技學(xué)院 江西 南昌 330000)

通過(guò)分析了傳統(tǒng)太陽(yáng)能車(chē)棚的優(yōu)缺點(diǎn)，在保留其優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了車(chē)棚的結(jié)構(gòu)，改變的太陽(yáng)電池組件的鋪設(shè)方式，達(dá)到對(duì)太陽(yáng)能的最大化利用。接著選擇江西可科技學(xué)院正門(mén)旁的電動(dòng)車(chē)停車(chē)點(diǎn)為新設(shè)計(jì)的波浪狀太陽(yáng)能車(chē)棚的實(shí)際應(yīng)用地。然后敘述了設(shè)計(jì)要求與地理環(huán)境情況，再進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定各種組件的選型，最后進(jìn)行了投資效益分析和社會(huì)效益分析，說(shuō)明了新型車(chē)棚比傳統(tǒng)車(chē)棚更好，并能很好的應(yīng)用于實(shí)際。

太陽(yáng)能發(fā)電；波浪狀車(chē)棚；太陽(yáng)電池組件

一、引言

今科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，人口越來(lái)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(huì)消耗殆盡。所以現(xiàn)在全世界科學(xué)家都在尋找各種資源來(lái)代替不可再生資源[1]。

而太陽(yáng)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(xué)家的深入研究?，F(xiàn)在，人們對(duì)太陽(yáng)能利用的研究日漸成熟，并且開(kāi)始設(shè)計(jì)和建立各種各樣的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，為人們提供源源不斷的由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的電能。

這個(gè)主支架每隔3m放置安裝一個(gè)，以保證有足夠強(qiáng)度支撐車(chē)棚頂。

二、支撐太陽(yáng)能組件浪瓦的設(shè)計(jì)

這個(gè)部分是對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能車(chē)棚的最大的改進(jìn)，波浪狀的構(gòu)造能給太陽(yáng)電池組件很好鋪墊，迅速的排水保護(hù)電池組件，并且其延展開(kāi)來(lái)的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于傳統(tǒng)車(chē)棚的平鋪式的安裝方式，因此擁有了更大的陽(yáng)光接受面積，具備了對(duì)太陽(yáng)能更高利用效率[2]。

因?yàn)橐獮榻M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(qiáng)度，因?yàn)榉蔷Ч桦姵氐囊?guī)格要求，要對(duì)不銹鋼浪瓦進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，以下為浪瓦的結(jié)構(gòu)示意圖：

三、太陽(yáng)電池組件的選擇

因?yàn)殡姵亟M件要鋪設(shè)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(yáng)能電池板，鋪設(shè)在浪瓦的突起圓弧上，選用的型號(hào)為BX-SUNPONER-100W的非晶硅柔性電池[3]，其規(guī)格參數(shù)ng為：工作電壓18V,工作電流6.11A，開(kāi)路電壓21.42V，短路電流6.72A，功率100W,尺寸100mm×50mm×2mm。

計(jì)算所需太陽(yáng)電池組件的數(shù)目，車(chē)棚長(zhǎng)30m。

取32個(gè),車(chē)棚長(zhǎng)度變?yōu)?0.6m，車(chē)棚寬2.5m。

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

四、匯流箱的選擇

為了更好的符合匯流箱設(shè)計(jì)，在160塊組件基礎(chǔ)上在增加8塊，設(shè)計(jì)168塊組件24塊串聯(lián)7并聯(lián)。則該匯流箱為24進(jìn)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(jìn)1匯流箱7臺(tái)。

最大輸出功率=組件數(shù)×一個(gè)組件的瓦數(shù)×綜合損失系數(shù)=168×100×0.9=15.12kW防雷回流箱參數(shù)為：輸入路數(shù)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(zhuǎn)化為可供各種負(fù)載使用的交流電，經(jīng)過(guò)以上計(jì)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(tái)。選用型號(hào)為SDS-9/7KW的光伏并網(wǎng)逆變器[4]，其規(guī)格參數(shù)為：產(chǎn)品型號(hào)9kw/7kw光伏逆變器。輸入?yún)?shù)(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(shù)(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(lái)檢測(cè)光伏逆變器的裝置，保證逆變器能照常工作，在逆變器發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)反饋故障信息給監(jiān)測(cè)人員。

根據(jù)之前的計(jì)算結(jié)果，選擇的符合計(jì)算要求的配電柜參數(shù)為：尺寸700mm×600mm×150mm，光伏組件輸入路數(shù)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(hù)等級(jí)IP65。

七、效益分析

波浪狀太陽(yáng)能車(chē)棚成本如表1所示。

表1 太陽(yáng)能車(chē)棚成本估算表

據(jù)調(diào)查分析，每年的波浪狀太陽(yáng)能車(chē)棚在一年內(nèi)大約能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能大約30000多kwh左右，82.17kwh為晴天或陰雨天的平均發(fā)電量[5]。電動(dòng)車(chē)平均沒(méi)沖一次電大約需要0.3度左右。所以車(chē)棚每天大約能為273輛電動(dòng)車(chē)供電，然后假設(shè)每次人們充電都收取一塊錢(qián)的服務(wù)費(fèi)，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(gè)波浪狀太陽(yáng)能車(chē)棚的成本是22.21萬(wàn)元，計(jì)算大約多少年能賺回成本，開(kāi)始盈利。

由此可見(jiàn)，車(chē)棚建立大約兩年后就開(kāi)始盈利，年利潤(rùn)10萬(wàn)元左右，不僅為車(chē)輛遮風(fēng)擋雨，提供清潔電力，減少空氣污染，還能節(jié)省開(kāi)支。

[1]郭連貴,周青,張洪濤.太陽(yáng)能光伏學(xué)[M].化工工業(yè)出版社,2012年09月.

[2]周志敏,紀(jì)愛(ài)華.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M].電子工業(yè)出版社,2010年7月.

黃在告，江西科技學(xué)院專(zhuān)職教師，研究方向：光伏應(yīng)用技術(shù)與加工。