太阳电池支架设计.doc

课程设计课程名称 光伏发电系统设计与施工 班 级 光伏发电一班 专 业 太阳能发电技术与运用 学 号： 姓 名： 指导教师： 提交日期： 姓名 课程设计成绩 指导教师（签名） 年 月 日目录摘要3第一章新余的太阳能资源31.1地理位置. .31.2气候情况. .3第二章光伏方阵最佳倾角42.1最佳倾角的设计原则.42.2方位角的计算.42.3 倾角的计算.5第三章光伏阵列钢支架的设计.53.1钢材的分类.53.2钢结构设计.53.3钢结构设计图.63.4钢材用量表.7第四章土木工程. .8第五章防雷接地. .8第六章设计评述.9第七章参考文献（References）.10摘要在独立太阳能多幅大系统中电池阵列方位角与倾角的方位非常重要。本文以在新余市地区安装太阳能光伏系统为例通过太阳能电池阵列方位角跟踪倾角的计算与仿真，确定其最佳的组合角度关键词：太阳能 光伏 方位角 倾角第一章新余市太阳能资源1.1地理位置新余市位于江西省中部偏西，浙赣铁路西段，地处北纬27332805，东经1142911524。全境东西最长处101.9公里,南北最宽65公里，东距省会南昌市150公里，东临樟树市，新干县西接宜昌市袁州区，南连吉安市青原区，安福县，峡江县，北毗上高县，高安市，全市总面积3178平方公里（占全省总面积的1.9%）其中渝水区面积1785.92平方公里，分宜县面积1391.6平方公里。1.2气候情况新余市属亚热带温润性气候，具有四季分明，气候温和，日照充足，雨量充沛，无霜期长，严冬较短的特征，季节情况如下：季节时段气候特点春季3月下旬至5月下旬中气温回升，雨量增加，冷暖多变，常有低温阴雨天气夏季初夏5月下旬中至6月下旬底温度适宜，雨水充沛盛夏7月8月天气炎热，常有干旱秋季9月下旬中至11月下旬初晴天多雨天少，有干旱冬季11月下旬初至3月下旬初严冬多霜雪，冻害常发生总体来说，新余市气候温和，年平均气温17.7,年平均地温值20.1，年平均降雨量1594.8毫米，历年平均日照时数1655.4小时，年平均日照百分率38%。第二章光伏系统阵列最佳倾角方阵倾角取30理由：新余市位于北纬度为27332805， 东经1142911524,选取方阵所在地纬度为28，由于独立系统最佳倾角应考虑全年的辐照，所以在方阵纬度上加2，即方阵倾角2.1最佳倾角的设计原则独立光伏发电系统最佳倾角水平面上的太阳辐射总量H与直接辐射量HB及散射辐射量Hd的关系为：H=HB+Hd对于倾斜面上的太阳辐射总量及太阳辐射的直接分离原理可得：倾斜面上的太阳辐射总量是有直接太阳辐射、天空散射量和地面反射辐射量三部分组成2.2方位角的计算【1】是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。计算公式为 为方位角， 赤尾角，为地理纬度，h 为太阳高度角其中，赤纬角用库伯方程计算求出 其中，n 为当年的天数 地理纬度在前面已经介绍，而计算太阳高度角h公式为 h90() 2.3 倾角的计算 太阳电池的表面接收的太阳辐射总量和倾角之间存在一定的函数关系【2】，在本文中，采用Meteonorm气象资料软件和PVsyst软件进行优化设计计算，结果倾斜角A=27度【3】。第三章光伏阵列钢支架的设计设计光伏发电系统的支架，要考虑的是支架的倾角以及其受力情况以及太阳电池的排布，在该系统中，采用12块电池排列成两行。电池的规格为宽850mm，长1580m,厚30mm.3.1 钢材的分类 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，其中，钢材按照型材可以分为普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等3.2钢结构设计 系统的结构设计为的是可以使系统朝向和最佳倾角不变，并且能够抵御自然界是对其的影响，因此，结构必须牢固。在各种结构里，三角形结构最为牢固，所以，本系统的结构采用三角形结构 太阳能电池板铺设在结构的斜面上，作为一个整体，本结构整体是一个三角柱，所采用的钢为槽钢，角钢，扁钢，空心圆钢。在系统的斜面固上固定太阳能电池板的材质则为不锈钢的铝合金。各种钢筋之间采用焊接或螺丝固定。3.3 钢结构图 结构侧面 整体布局图斜边角钢的设计 槽钢的设计圆钢的设计 扁钢的设计3.4 钢材用量表项目型号防护类型用钢部位数量槽钢SS400热浸镀锌基座2角钢SS400热浸镀锌 基座内部，最高点并联，对边和斜边17 扁钢SS400热浸镀锌小三角形15圆钢SS400热浸镀锌两排基座4第四章土木工程本系统是作为设计在房顶的独立光伏电站，因此在楼顶因有钢筋混凝土柱作为结构的支撑点。基座一共有8个，左右间距为1.3m，前后间距为 2.8m.在每个基座上埋设一根弯折为90度的角钢，一头露出20厘米，用于与槽钢结构的焊接固定之用。基座如下图所示 每个基座的规格为长30mm,宽30mm ,高25mm。基座主要用的材料为混凝土和钢筋和一根角钢，其中钢筋在设计上是和楼顶混凝土中的钢筋相连，以保障基座的稳固性。第五章 接地防雷 为防止雷击和系统漏电引发的人身事故和保护财产安全，必须为系统配比防雷系统，一般而言，光伏系统的电气设备和金属支架必须接地，避免产生接触电压。本系统采用避雷针来防止雷击。 (1)接地体的埋设。 在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，在配电机房附近选择一地下无管道、无阴沟、土层较厚、潮湿的开阔地面，一字排列挖直径1m、深2m的坑23个(其中的1或2个坑用于埋设电气设备保护等地线的接地体，另一个坑用于单独埋设避雷针地线的接地体)，坑与坑的间距应不小于3m。坑内放入专用接地体，接地体应垂直放置在坑的中央，其上端离地面的最小高度应大于等于o.7m，放置前要先将引下线与接地体可靠连接。 将接地体放入坑中后，在其周围填充接地专用降阻剂，直至基本将接地体掩埋。填充过程中应同时向坑内注入一定的清水，以使降阻剂充分起效。最后用原土将坑填满整实。电器、设备保护等接地线的引下线最好采用截面积35mm2【4】接地专用多股铜芯电缆连接，避雷针的引下线可用直径8mm圆钢连接。 (2)避雷针的安装。 避雷针的安装最好依附在配电室等建筑物旁边，以利于安装固定，并尽量在接地体的埋设地点附近。避雷针的高度根据要保护的范围而定，条件允许时尽量单独接地。第六章设计评述论文在设计过程中研究了太阳电池的支架的最佳倾角，运用多次计算得出太阳电池的最佳倾角，并运用CAD软件对支架结构进行设计，还考虑了太阳电池的避雷设备，对避雷设备进行了设计，最终完成设计方案。因本人能力有限，设计可能不够合理，制作可能不算完美，但我会尽最大努力完成设计，如有差错，敬请谅解。第七章参考文献【1】 韩斐、潘玉良、苏中贤