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太陽能光伏組件設計與選型技巧

時間:2019-03-16?? 作者:三維光伏支架 點擊: 268次
  目前,世界能源格局正在發生變化,環境問題日益嚴重,發展和利用清潔可再生能源的呼聲越來越高,各國也出臺了很多鼓勵發展清潔可再生能源的政策措施。太陽能光伏發電作為一種清潔可再生能源,它分布廣泛、資源豐富,具有極大的開發利用價值。尤其最近幾年,太陽能光伏發電產業發展迅速,光伏發電廠建設進程加快,需要發展新技術來合理布局安裝光伏發電設備,提高年發電量。
  
  太陽能組件的發電效率與組件的傾角、日照強度、日照時間有直接的關系。在同一地區,日照強度和日照時間相對固定,而太陽光入射組件的角度在不斷變化,因此設計一種可調節組件傾角的光伏支架是提高發電量的有效手段。本文對這種可調傾角光伏支架的結構、材料、負荷進行分析,從而達到優化設計的目的。
  
  在現有的設計方案中,光伏陣列一般采用固定式支架安裝,光伏組件正對南方;也有少量陣列采用跟蹤支架安裝,光伏組件隨著太陽的運動進行方位角和傾角的調整,正對著太陽。其中固定式支架選取最佳傾角,獲取年平均最大太陽輻射量;跟蹤支架使組件正對著太陽,可以獲取最大太陽輻射量。跟蹤支架的初始成本和維護成本比較高,不符合經濟原理,而光伏陣列可調節傾角支架只在略微增加成本的基礎上可以較大提高太陽輻射量。
  
  2 光伏組件支架設計
  
  2.1 支架需要實現的功能
  
  本光伏陣列可調傾角支架用于陜西靖邊,根據當地理地緯度設計三種角度,20°、35°、50°,分別應用于不同的季節。20°適用于夏季;35°適用于春、秋季;50°適用于冬季。
  
  2.2 支架材料與安裝
  
  該可調傾角支架采用高碳鋼,表面經過熱鍍鋅處理。成本低,強度高,耐腐蝕性強。本系統主要包括:1.立柱;2.定位孔;3斜支撐;4.梁及檁條。支架傾角調節簡單可靠,把組件調節到需要的工作角度后緊固定位孔螺栓即可。
  
  圖一 光伏支架結構圖
  
  3 光伏組件支架強度設計
  
  項目所在地地區氣象條件為:基本風壓為0.36kN/,基本雪壓為0.25kN,結構設計年限為25年。
  
  3.1基本參數
  
  立柱:結構用冷彎空心型型鋼J100x50x5.0x1200
  
  Q235結構鋼:容許拉應力;抗剪強度設計值
  
  電池組件:1650x992,單塊重量為20kg
  
  傾角:20°、35°、50°
  
  設計年限:25年
  
  3.2 載荷
  
  3.3 立柱強度校核
  
  由于斜支撐在支架傾角調節過程中使用不方便。想去掉斜支撐,保持結構穩定。立柱受力情況所示。
  
  N為軸向受力;N1為立柱的軸向受力;N2為垂直立柱軸向的受力,表現為是立柱產生彎曲效果。
  
  可調傾角支架將全年分成四個時間段,對應于不同的季節采用不同的角度,取得了優于固定支架的發電量。帶斜支撐的調節方式比較麻煩,通過計算優化設計,取消了支架斜支撐,使支架調節靈活方便,節約人力物力。具有實際應用的意義。

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