某种家庭式光伏发电系统设计
目 录
1 家庭式光伏发电系统结构设计 1
1.1 太阳能发电的由来 1
1.2 太阳能系统的构成 1
1.3 参考规范 2
1.4 设计条件 2
2 光伏发电系统设计计算 3
2.1 型材强度计算 3
2.1.1 屋顶荷载的确定 3
2.1.2 结构材料 3
2.1.3 假定荷重 4
2.2 屋面配重设计 6
2.2.1 荷载标准值计算 6
2.2.2 荷载组合 7
2.2.3 基础校核 7
2.3 屋面承重计算 8
2.4 太阳能电池板容量及串并联的设计及选型 8
2.5 控制器、逆变器的选型 9
3 光伏阵列钢支架的设计 11
3.1光伏发电支架强度计算 11
3.1.1 支架材料及参数 11
3.1.2 设计对象 12
3.1.3 荷重计算 13
3.1.4 支撑臂支点确定 14
3.2 钢材的分类 14
3.3 钢结构设计 14
3.4 基础稳定性设计 15
3.5 钢材用量表 16
4 接地防雷 18
4.1 接地体的埋设 18
4.2 避雷针的安装 18
5 经济性分析 19
5.1发电成本构成 19
5.1.1装机成本Civs 19
5.1.2 运营管理成本（Cop） 19
5.1.3 财务费用（Cfn） ： 19
5.2 光伏电站的年收入Ip 20
5.3 光伏电站的年利润Iint 20
5.4 成本电价（Tcost）计算： 20
6 总结 22
参考文献 23
1.1 太阳能发电的由来
当光触及硅等半导体，半导体中的低能电子吸收光能活化，形成高能电子流的基本原理，可追溯到爱因斯坦光量子理论的光电效应。现代形态的太阳能是1954年美国贝尔研究所Person等3位科学家发明的，其后太阳能电池用于人造卫星、灯塔等电源，并得到进一步的发展。20世纪70年代，发达国家以国家级研究计划积极研究开发太阳能发电，其中日本于1974年开始的国家“Sunshine”尤为突出。太阳能电池是太阳能发电装置的核心，用硅等半导体制作的太阳能电池是将太阳能直接转化为电能变换器，半导体受日照射产生电流，但没有蓄电功能。
本设计的家用太阳能发电系统为独立发电系统而家用太阳能光伏发呆你系统一般安装在比较偏远的地区使用。因此设计过程中应充分考虑实际情况一般遵循经济适用原则、可靠性高牢固耐用原则[1-2]。
光伏发电系统（PV System）是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏特效应。光伏发电系统分为独立太阳能光伏发电系统、并网太阳能光伏发电系统和分布式太阳能光伏发电系统。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行。
1.2 太阳能系统的构成
光伏发电系统（PV system）是指无需通过加热直接将光能转变为电能的发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。
蓄电池：在电量用到一定程度之后可以被再次充电、反复使用的化学能电池。
控制器：控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。
逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。其结构如图1所示。
图1 太阳能光伏发电独立系统结构图
本课设研究的家用太阳能光伏发电系统为独立型系统，应充分考虑经济节约，家用光伏发电系统一般都在偏远地区使用，所以还要考虑可靠性、容易维护，当然当地的天气也会影响使用寿命等。
1.3 参考规范
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068—2001
《建筑结构荷载规范》GB50009—2001（2006年版）
《建筑抗震设计规范》GB50011—2010
《钢结构设计规范》GB50017—2003
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018—2002
《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280—2007
http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=12045
1.4 设计条件
太阳能板规格：1245mm635mm7.5mm
混凝土屋顶太阳能板安装数量：200块
最大风速：27.5m/s 平坦开阔地域
太阳能板重量：14.4kg
安装条件：屋顶
计算标准：日本TRC 0006-1997
设计产品年限：50年
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