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1、新能源科学与工程学院太阳能发电技术课程设计学院：新能源科学与工程学院专业班级：11级光伏发电学生姓名： 学 号： 指导教师： 李玲 实施时间：2013.11.18 2013.11.22项目课程成绩：课程设计目的：课程设计是光伏系统设计与施工课程的一个总结性教学环节，是培养学 生综合 运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训 练。在整个教学 计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定 方案， 选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出设计 和核算，经过 反复的分析比较，择优选定最理想的
2、方案和合理的设计。所以，课 程设计是培养学生独 立工作能力的有益实践。通过课程设计，学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据（包括从已发表的文献中和从生产现场中 搜 集）的能力；2. 树立既考虑技术上的先进性又考虑经济上的合理性正确设计思想，在这 种设计思 想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3. 用简洁的文字或清晰的图表来表达自己设计思想的能力；4. 综合运用了以前所学的各门课程的知识（高数、 CAD 制图、机械制图、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来；5. 运用太阳能光伏发电系统设计与施工中的知识解决工程中的实际问题、课程设计日程安排:实施时间实习
3、内容安排地点2013年11月18日讲解任务、设计原理及要求主附西多媒体52013年11月19日学生选定实验室电池组件对其长度及质量进行 测量，讲解参观学习实验室屋顶及 学习地面电 站支架，对关键部位的连接进 行深入观测。主A210教室2013年11月20日针对新余地区的光伏并网电站，对给定的电池组件进行荷载计算，包括风压荷载计 算，下载相关支架图片手绘制图纸主A210教室2013年11月21日出具图纸（用CAD 制图），打印报告，请指 导教师批阅并给出评语主A210教室2013年11月22日提交设计书、答辩报告书、分组交叉答辩主A210教室三、课程设计任务：1、光伏发电系统支架设计书2、光伏发
4、电系统支架设计图纸：支架整体及侧面的 CAD 制图3、课程设计答辩四、课程设计成绩本课程设计成绩的评定为百分制，其中支架设计书/满分40、支架CAD制图的设 计图纸满分 30、课程设计答辩 30 分。课程设计的总成绩=光伏发电系统支架设计书+光伏发电系统支架设计图纸： 支架整 体及侧面的 CAD 制图+课程设计答辩成绩。光伏发电系统支架设计摘要: 太阳能光伏组件发电与日照强度，日照时间以及电池板摆 放位置和倾 角有直接关系，针对新余市地理位置以及气候条件， 设计 了一种适合新余市实 际情况的光伏系统支架。 本文对该光伏组件支架 系统的连接方式，材质，选 型，负荷分析进行详细的分析和阐述，支 架
5、的结构牢固可靠，能承受自重，风 荷载和其他外部效应。安全可靠 的安装，以最小的安装成本达到最大的使用效 果， 这些都是制作这种 光伏支架方案时所需考虑的重要因素。关键词 ：太阳能发电；组件支架；支架设计；负荷分析；材质选 型太阳能光伏支架概述太阳能光伏支架，是指太阳能光伏电站用支架。为了使整个光伏 发电系统 得到最大功率输出，结合建设地点的地理、气候及太阳能资 源条件，将太阳能 组件以一定的朝向，排列方式及间距固定住的支撑 结构，通常为钢结构和铝合 金结构，或者两者混合。光伏支架分类一、根据安装场所分类：1. 地面支架系统2. 屋顶支架系统3. 跟踪式支架（单轴/双轴）二、根据支架结构形式分类
6、： 斜屋顶支架：平行于屋顶坡度一一主要产品部件：导轨、卡件、挂钩 屋顶倾角 支架：与屋顶相互倾斜一定角度 主要产品部件：导轨、 卡件、倾角机构。 屋顶压载支架：通过压块固定支架，通常安装在平屋顶 。BIPV :光伏建筑一体化结构 。地面支架：通过地基，直埋等方式，将支架安装在地面上 。 打桩式地面支架：通过打桩机安装立柱的地面支架类型 。 立柱支架：单根立柱支撑整个太阳能板结构 。结构形式：有1, 2, 3, 4, 6, 8块板地柱地架。凉棚式支架：可以用做停车棚及休息场所 。 跟踪支架：通过电控系统，使支架跟着太阳转动而转动，以获得太阳 能板的最 大功率一一结构形式：可分单轴，斜轴，双轴光伏
7、支架基本参数安装地点：屋顶或地面安装朝向：宜为南向（追踪系统例外） 安装角度：等于或接近安装当地纬度 适用组件：任意规格光伏组件（有框架或者无框架） 排列方式及间距：结合当地日照情况 荷载要求：风荷载，雪荷载，地震要求 风力载荷：最大可承受 60m/s 雪荷载：最大可承受 1.4KN/ m2 使用寿命：25年，质量保证 10年 产品材质：镀锌碳钢；铝合金 6063-T5 表面阳极氧化 不锈钢：不锈钢 304镀锌件：Q235热镀锌产品认证： AS/NZS1170 和其他国际标准 光伏支架构成部件一、螺旋地桩 材质：碳钢产品规格：1200mm,1600mm.二、螺旋地桩角度连接件产品型号：碳钢产品
8、规格:220mm*120mm110mm三、C 型钢 材质：碳钢规格：41*21 C型钢、41*35 C型钢、41*41 C型钢、41*52 C型钢、41*62 C 型钢四、铝导轨材质：铝合金 6063规格：40*40;40*25; 77.5*40; 60*40; 52*50五、铝压块晶硅组件压块（中压块 /边压块）一一材质：铝合金 6063,规格 35,40,45,50薄膜组件压块（中压块/边压块）一一材质：铝合金 6063六、槽钢（导轨）螺栓材质:Q235钢/不锈钢产品规格:M6,M8,M10七、角度连接器材质：碳钢产品规格:90*90mm八、底座产品型号：碳钢产品规格:60*50mm九、瓷
9、瓦挂钩材质：不锈钢产品规格:120*60mm十、彩钢板夹具彩钢瓦角驰系列支架，适用于 760,820等型号屋面彩钢板太阳能方阵的倾角对于并网光伏系统，为获得全年接收到太阳辐射量最大的角度我们取新余市倾角22 32每隔1共取11种倾角上太阳总辐射量 HT , 进行比较，不同倾斜面上的太阳辐射量，具体数据见下表新余市22- 32邛仏町值徉位打血2丿1277 (16278#沖128?2 6559049阳姑齢的3SJ.43fi511 80331 075A0 26775284H527 34W21124195A3如522 32仙B6幅7 10強7 2】W 16481 034A0343A554B6 2048
10、578斗 S5 281070妙加423养193妁如侦SJ401 1UJC1.6111A40244402.75113D 233C2 51103 73JO4 913 03307 1070S 123OTQ 呂玮0 00J1QS&3UC7li工切绢呦2A2 50卫64沙2八3482A6 &6舛.的如53工阳*32 n開441!33461251613 054612 924612 !J4610 67d609 564605784602344S98 244593 46zU1$291819从表的计算可以看出，光伏倾角等于 24时全年接受到的太阳能辐 射能量最大。因此对于新余市光伏并网系统的最佳倾角应取24。光伏
11、支架强度的计算在太阳能电池阵列用的支架设计时，为了使其成为能够承受各种荷载的支架,要考虑支架的材料选型，以及数量，再设计确定强度。本光 伏发电系统的支架，采用 9 块电池排列成三行三列的形式排放。光伏 组件选择180Wp多晶硅光伏组件。180Wp 多晶硅太阳电池180Wp 多晶硅太阳电池的具体技术参数如下表：180Wp 多晶硅太阳电池太阳电池技术参数表太阳电池种类多晶硅太阳电池组件型号LDK-180p-24(s)指标单位数据峰值功率Wp180 土 3%开路电压（Voc）V44.6短路电流（Isc）A5.28工作电压（Vmpp）V36.4工作电流（Imppt）A4.96尺寸mm15803 808
12、3 40重量kg15.6设计对象本套系统太阳能电池组件采用LDK所生产的电池组件重15.6kg/个，支 架包含底部左右的2个C型钢底部撑杆（398cm8 5.5cm3 12cm）,24组螺母,螺栓，压片安装。2个角钢底部撑杆上面6根槽钢横梁， 2 个斜支撑角钢（384cm3 3.5cm3 3.5cm），下端基座上面采用竖向2根镀锌钢管（C=20cm,L=373cm 和横向 2 根竖直角钢撑杆（141.6cm3 3.5cm33.5cm），以及2根斜梁角钢（431cm3 3.5cm3 3.5cm）等。支 架相对水平24角。根据新余市实际气候条件本套光伏发电系统中强度计算只考虑 固定荷重G,暴风雨的
13、风压荷重W和积雪荷重S的短期复合荷重。新余地区最大风速不 超过12级（32.6m/s），本系统设计风速为40 m/s,积雪厚度不超过20cm， 取积雪深度为20cm。由于光伏发电系统有一定的倾角对20cm的积雪有自行滑落的能力，所以本处不考虑积雪所 产生的荷重。荷重计算(1) 固定荷重 G组件质量 Gm=15.6kg3 9=140.4kg=1376N 其他结构材料，螺母，螺栓等 G=3kg=29N固定荷重 G=1376+29=1405N(2) 风压荷重(WW=1/23 ( CW3p 3 V 32 S)3 a 3 I3 Jo式中Cw为风力系数通过查阅资料可知顺风时Cw=1.06,逆风时Cw=1.43;P为空气密度=1.274N2 S2/m4；V为风速=4 Om/s;S 受风面积=1.583 0.808 3 9=11.5 m2;a为高度补正系数=(h/h)： h为阵列的地面以上
