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新型太阳能光伏车棚设计与应用研究

学术期刊发表网 位置:理工论文 时间:2019-01-23 16:25 (12)

摘要:太阳能资源作为可再生资源,具有无污染、用之不竭、可再生、绿色环保等优点。进行太阳能光伏车棚的设计符合我国对节能减排的号召,同时也符合我国新能源产业相关政策。下面文章主要对太阳能光伏车棚的设计原理和系统设计进行了分析,重点对新型太阳能光伏车

  太阳能资源作为可再生资源,具有无污染、用之不竭、可再生、绿色环保等优点。进行太阳能光伏车棚的设计符合我国对节能减排的号召,同时也符合我国新能源产业相关政策。下面文章主要对太阳能光伏车棚的设计原理和系统设计进行了分析,重点对新型太阳能光伏车棚的应用进行了探讨。

  关键词:太阳能,光伏车棚,抗震能力

可再生能源

  1光伏系统设计的概念

  太阳能光伏停车棚在满足市民停车方便的同时,也安装了智能充电桩,解决了市民外出充电难的困难。太阳能光伏发电模块和停车棚组成太阳能光伏停车棚系统。太阳能光伏发电模块由太阳能控制器、太阳能电池阵列、防雷接地系统、并网逆变器、计量装置和汇流箱组成。停车棚体结构和相应的负载单元组成了停车棚模块,同时停车棚里还安装了照明单元、防盗单元、智能充电桩、显示单元、报警单元和智能防火等。

  不同的建筑其并网电站是不同的,所以并网电站要根据具体的建筑选用多种形式子系统进行组建。非晶硅电池组件及微晶硅叠层薄膜中空组件和单、多晶硅构件可供构件选择。设计方案时,为了确保系统工作可发挥最大效果,收获大的能效比,可依据非晶硅电池、硅电池的不同特点设计相应的方案。选用微晶硅组件通常是在有遮挡的地方,或在偏离垂直入射、散射光的情况下选用;选用单、多硅光伏组件通常是处于垂直入射光、无遮挡处情况下。本项目选用的是CIGS组件和微晶硅薄膜光伏组件,是因为车棚属于光电建筑一体化,选用CIGS组建和微晶硅薄膜光伏组件可大幅提升该项目的质量。

  2设计新型太阳能光伏车棚

  2.1设计棚顶的光伏组件

  选用“TCO玻璃+0.76PVB+3.2mm钢化玻璃+副框型材”结构,同时在加工时要经过边缘处理,四周倒棱1×45°。为了提高组件的整体的负荷承载能力,应在光伏组件的背面安装副框型材,并且利用硅酮结构胶和双面胶构成NIPV组件。利用压块将光伏玻璃单元固定在主、次龙骨上,主龙骨为钢方管,次龙骨为角钢。

  为了满足《建筑用硅酮结构密封胶》(GB16776-2005)和《幕墙玻璃接缝用密封胶》(JC/T882-2001)的要求,选用中原系列的密封胶进行密封工作。彩钢板要安装在车棚钢结构棚顶,同时组件要利用不锈钢专用夹具固定在彩钢板上。

  2.2设计连接结构

  通过对主体结构上的钢梁进行焊接形成网状钢结构。选用Q235钢材作为连接件和钢龙骨,且必须在其表面喷涂冷氟碳。当对光伏车棚棚顶和主体钢结构进行连接时要满足以下几点要求:

  (1)承载力一定要满足重力和风的负荷,同时还要满足温度和抗震作用。(2)当上述负荷产生时,车棚顶上的光伏构件不发生形变,并且光伏汇流箱和光伏电缆走线要安装在合适的位置。

  2.3增强抗震能力

  为了增强光伏车棚的抗震能力,设计基本地震加速度为0.08g,抗震度为七度。具体在施工中的措施为:(1)光伏组件车棚棚顶与主体相连,充分考虑纵向和横向在地震发生时的变形,确保变位能力符合抗震要求。(2)必须严格计算钢支结构与主体的承载力、钢支座的连接强度和主体的承载力。(3)计算材料的挠度和强度时,也要充分考虑地震力的组合效果。

  2.4选择计量装置

  安装双向计量电能表一定是在太阳能光伏停车棚竣工检验合格后进行的,选用双向计量电能表主要有两方面原因:

  (1)当系统发出的电在满足用户所需的电量时,一部分电能不能被完全消耗,所以不能被完全消耗的电需要再重新输送到电网,双向计量电能表可起到实时用电量的记录。

  (2)当系统发出电满足不了用户的用电量,这时候需要电网进行输送并且电能表需记录两个数字,而普通电表无法完成此项记录,所以只能选用双向计量电能表。本项目使用的双向计量电能表的产品型号为DTS238-S,且为双向计量三相电能表。

  2.5设计电路和防雷

  2.5.1设计电路

  选用太阳能发电并网技术,并利用信息网络管理系统对此并网发电过程和数据的采集和传输进行监控,只有这样才能应对厂家对逆变器数据不完全开放的缺点。

  2.5.2分析系统安全性

  首先要对各种配件进行检测,确保质量的稳定性,然后要保障系统避免遭遇外部因素影响。系统元件受外部因素的影响很大,对元件造成很大影响的外部因素通常有浪涌和雷击等。浪涌和雷击会对光伏并网发电系统造成影响,所以为了避免外部等破坏性因素,通过安装防雷设备对其系统进行保护。

  对于产生的交流电,逆变器产生的交流电要想和电网连接,必须经过配电柜才能实现。为了防止产生电涌浪网、雷电影响,已主动采取防雷保护措施。对于产生的直流电,首先太阳能光伏结构要具备接地性能,然后通过安装防雷配电柜和防雷汇流箱可有效对光伏并网系统进行保护。

  2.5.3描述系统并网

  (1)对1#、3#、5#、7#光伏阵列进行光伏组件铺设,铺设的光伏组件必须是微晶硅薄膜,数量为1720块;将2112块CIGS光伏组件铺设在2#、4#、6#、8#光伏阵列。两种不同的阵列各使用2台125kW三相并网逆变器,同时光伏阵列汇入到综合楼低压配电室三相配电柜中。

  (2)使用CIGS光伏组件对9#~14#光伏阵列进行铺设,铺设时共使用CIGS光伏组件330块。将光伏阵列汇入到综合楼低压配电室三相配电柜中,逆变器各选用20kW和30kW三相并网一台。

  (3)使用285块微晶硅薄膜光伏组件对5#、16#光伏阵列进行铺设,并且将其汇入到综合楼低压配电室三相配电柜中,同时使用逆变器为50kW三相并网逆变器,数量为1台。

  2.5.4配电房和光伏设备室的分布和布线

  光伏设备室应安装在园区的配电室区域,设备室并且选用景观配电房。在钢柱上安装一级直流汇线箱,光伏组件串接后要汇入一级直流汇线箱,前提是要经过PVC线槽;铺设PVC线檩条要随着钢柱到二级直流汇线箱,然后光伏组件到二级直流汇线箱,再返回到线槽,从而到达光伏设备内,期间一定要沿着钢柱。在每栋宿舍的一楼都设有配电房,PVC线槽要沿着屋面铺设,PVC线管要穿墙与雨水管一同到达地面,最后到达配电房。

  3应用效果

  某公园所处的地区太阳辐射强,年平均辐射量高大1383kWh/m2,标准的辐照度可达到1.383,光伏组件的转化率高达13.39%,所以设计将太阳能光伏停车棚建在公园。光伏系统全年可发出的电量为45.001MWh,但损失的电量也高达7.857MWh,实际有效电量为37.144MWh,应加大对技术的开发,避免资源浪费。

  光伏发电系统能量损失主要有以下几个方面:(1)光伏阵列损失为11.7,造成光伏阵列损失主要与组件选用的类型、温度和匹配有关。(2)逆变器在进行转换工作过程中的运行损失为6.5%。(3)综合入射角的修正损失为3.2%,综合入射角的修正损失主要是一天中太阳照射光伏组件的角度在不断发生变化,从而影响到了光伏阵列的输出功率。造成光伏发电系统能量损失的因素中,选用组件的温度和逆变器造成的损失最大,所以为了有效减少损失,应减少光伏组件温度造成的损失,因为逆变器造成的损失是不可避免的。

  在减少太阳能光伏停车棚时,应充分考虑光伏组件的通风环境,只有光伏组件在一个良好的通风环境下运作,才能有效减少光伏发电系统损失能量。

  4结语

  综上所述,进行太阳能光伏车棚设计可有效解决能源短缺的问题,而且可有效降低环境污染。在当前市场环境下,光伏组件主要使用晶硅组件。虽然GISGS光伏组件和微晶薄膜光伏组件光电转换效率非常低,但其具有较小的温度系数、良好的弱光效应和较好的高温性能,外形也较美观,非常适用于太阳能光伏车棚设计,值得推广应用。

  参考文献:

  [1]白龙坤.基于PVsyst光伏双动力屋顶排气风机光伏系统的优化研究[D].西安:西安建筑科技大学,2014.

  [2]肖友鹏.基于PVsyst的户用独立光伏发电系统优化设计[J].电源技术,2016(07):1454-1457.

  [3]丁文龙,朴在林,王慧.基于PVsyst的太阳能光伏电池电气特性的仿真研究[J].可再生能源,2016(04):488-493.

  相关期刊推荐:《可再生能源》(月刊)1999-2000年度辽宁省一级期刊,创刊于1983年,由辽宁省能源研究所、中国农村能源行业协会、中国资源综合利用协会可再生能源专委会、中国生物质能技术开发中心、辽宁省可再生能源学会主办。

  


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