类型：课程设计名称：太阳能停车棚系统设计关键词：电池组件；光伏发电；停车棚引言太阳能作为清洁能源在社会上的用途逐渐增加。
太阳能车棚是未来的发展方向，有良好的发展前景。
在全国各地推广太阳能停车棚，可以减少电动自行车对公共电网的依赖，有利于在国民中普及绿色能源的观念。
太阳能停车棚，包括由多个支撑柱支撑的遮阳板、包含有多个电池板的太阳能电池组件结构、控制系统，电池板通过导线与光伏阵列分流箱连接，该光伏阵列分流箱通过直流断路器与光伏系统控制器连接，该光伏系统控制器与蓄电池组连接，该蓄电池组依次通过独立光伏逆变器、双电源转换开关与可给汽车充电的多个充电桩连接；充电桩还通过双电源转换开关与市电电网电缆连接；太阳能发电还与市电电网并网；对太阳能电池组件结构也进行了改进。
夜间可进行照明，可给停放的汽车充电，将多余的电能并入市电电网，也可由市电电网自动补充电能给充电桩，同时电能的利用率有了较大的提高。
充分有效的利用了太阳能这一可再生的情节能源并到达节能效果。
吴少波在《光伏发电-电动汽车充电一体化停车棚的研制》中主要进行了对太阳能光伏发电电气系统设计和停车棚主体结构的设计，包括场地位置的选择、光伏板阵列顶棚倾角和方位角的确定、顶棚钢管支柱的尺寸确定。
其结语为：该实验项目完美的展现并验证了太阳能光伏发电与电动汽车停车、充电及公共电网的有机融合，太阳能光伏建筑一体化电动汽车充电停车棚与电网结合可以减轻汽车充电对电网的冲击，而在无电地方可给过路电动汽车临时补充能量，达到发电、停车、充电三不误，同时其新颖的外观让人赏心悦目，达到美化环境的作用。
上海海事大学经管学院管理科学与工程研究生王伟在《太阳能光伏发电停车棚节能减排方案研究》中主要对太阳能光伏发电停车棚构建方案进行了设计、构建可行性进行可行性研究、太阳能停车棚系统的节能减排效果分析。
其结论为:构建太阳能光伏发电停车棚在经济上是可行的，其带来的好处不仅是节能，也能很大程度地推广新能源汽车的使用从而达到减排的效果，可以说是一举两得。
第一章光伏发电系统的组成1.1太阳能电池目前太阳能电池使用的多晶硅材料，大多是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料融合浇铸而成，然后注入石墨铸模中，即得多晶硅锭。
这种硅锭铸成立方体后通过切片加工成方形太阳能电池片，提高了材料利用率和方便组装。
多晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池的制作工艺差不多，其光电转换率约12%左右，稍低于单晶硅太阳能电池，但其材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。
随着传统的煤炭、石油等燃料、能源逐渐减少，并且对全球环境造成的危害日显突出，世界各国纷纷都把目光投向可再生绿色能源的开发和利用，以期维持人类长远的可持续发展。
太阳能以其独有的无污染、可自由利用、取之不尽、用之不竭的优势成为人类利用的重点。
越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发利用太阳能资源进行发电发热。
太阳能作为无污染的新型能源越来越受到社会的重视，相关应用技术层出不穷，如太阳能路灯、太阳能庭院灯、太阳能草坪灯等。
太阳能光伏发电应用实验平台采用完全商用的太阳能电池板，控制器、蓄电池、逆变器及路灯等，使得大家可以真正了解太阳能光伏发电过程及现场应用。
描述蓄电池特性的参数有很多，主要的有:容量荷电状态、放电深度、自放电率、放电速率、效率等，下面介绍其中一些参数的概念。
1.蓄电池的容量蓄电池的容量就是蓄电池储存电能的能力。
通常以充足电后的蓄电池放电至其端电压到规定的终止电压时，电池所放出的总电量。
2.蓄电池的荷电状态蓄电池的荷电状态SOC用来反映蓄电池的剩余容量。
其数值上定义为蓄电池剩余容量占其总容量的百分比。
3.蓄电池的放电深度放电深度是指蓄电池放出的容量占其能放出的总容量的百分比4.放电速率放电速率简称放电率，常用时率和倍率表示。
时率是以放电时间表示的放电速率，即以某电流放电至规定终止电压所经历的时间。
倍率是电池放电电流的数值为额定容量数值的倍数。
如放电电流表示为0.1C。
，对于一个60Ah(C。
)的电池，即以0.1 *60=6A的电流放电，C的下脚标表示放电时率。
5.自放电现象当电池处于非工作状态时，虽然没有电流流过蓄电池，但是电池内的活性物质与电解液之间自发的反应却一直在进行，造成电池内的化学能量损耗，使电池的容量下降，称这种现象为电池的自放电。
自放电现象和环境温度有关。
当温度较高时，自放电现象比较明显。
但自放电一般不会损伤电池，只要蓄电池重新充满，仍可以照常使用。
6.蓄电池寿命蓄电池的寿命通常分为循环寿命和浮充寿命两种。
蓄电池的容量减少到规定值之前，蓄电池的充放电循环次数成为循环寿命。
在正常使用条件下，蓄电池浮充供电的时间成为浮充寿命，通常蓄电池的浮充寿命可达10年以上。
蓄电池的寿命与放电深度、充电电压和环境温度密切相关。
1.2 发电原理太阳能电池表面有一层金属薄膜似的半导体薄片，当太阳光照射时，薄片的另一侧和金属薄膜之间将产生一定的电压，这一现象称为光生伏打效应（简称光伏效应），太阳能电池就是产生光生伏打效应（简称光伏效应）的半导体器件。
通常由硅材料制成，因此，太阳能电池又称为光伏电池。
太阳能光伏电池正是一种利用光伏效应直接将光能转化为电能的装置，1954 年世界第一块实用化太阳能电池在美国贝尔实验室问世，并首先应用于空间技术。
当时太阳能电池的转换效率为8%。
1973 年世界爆发石油危机，从此之后，人们普遍对于太阳能电池关注，近十几年来，随着世界能源短缺和环境污染等问题日趋严重，太阳能电池的清洁性、安全性、长寿命，免维护以及资源可再生性等优点更加显现。
由于单个太阳能电池功率极小，所以在实际应用中是将许多单个太阳电池经过串、并联组合并进行封装后构成太阳电池组件使用。
光伏阵列就是由许多太阳电池组件经过相应的串、并联后构成。
硅太阳能池的结构及工作原理：硅太阳能电池的外形及基本结构如图2.1。
基本材料为P 型单晶硅，厚度为0.3—0.5mm 左右。
上表面为N+型区，构成一个PN＋结。
顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。
上下电极分别与N＋区和P 区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。
当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽度的光子在N+区，PN＋结空间电荷区和P 区中激发出光生电子——空穴对。
各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。
光生电子留于N＋区，光生空穴留于P 区，在PN＋结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压，此为光生伏打效应。
当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P 区经负载流至N＋区，负载中就有功率输出。
太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。
靠近顶区的光生电流对短波长的紫光（或紫外光）敏感，约占总光源电流的5－10%（随N＋区厚度而变），PN＋结空间电荷的光生电流对可见光敏感，约占5%左右。
电池基体区域产生的光生电流对红外光敏感，占80－90%，是光生电流的主要组成部分。
图1.1 太阳能电池结构及工作原理图一块N形硅片表面，用扩散的方法掺入一些P型杂质，形成PN结，光这就是一块硅光电池。
当照射在PN上时，如光子能量hv大于硅的禁带宽度E时，则价带中的电子跃迁到导带，产生电子空穴对。
因为PN结阻挡层的电场方向指向P区，所以，任阻挡层电场的作用下，被光激发的电子移向N区外侧，被光激发的空穴移向P区外侧，从而在硅光电池与PN结平行的两外表而形成电势差，P区带正电，为光电池的正极，N区带负电，为光电池的负极。
照在PN结上的光强增加，就有更多的空穴流向P区，更多的电子流向N区，从而硅光电池两外侧的电势差增加。
如上所述，在光的作用下，产生一定方向一定大小的电动势的现象，叫作光生伏特效应。
白天太阳光照射到太阳能组件上，使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压，把光能转换为电能，再传送给智能控制器，经过智能控制器的过充保护，将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存；而储存就需要有蓄电池，所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。
1.3停车棚光伏发电技术现已逐渐步入成熟,太阳能光伏产品也从原来的特殊专业化用途逐渐向市场化的消费类产品发展,其应用范围扩展到了各个领域.把太阳能与智能车库运用到一起,既可以为车辆遮风挡雨,又可以实现太阳能发电的新型太阳能车库,实现了太阳能光伏利用与建筑一体化的个性化创新.太阳能停车棚是利用太阳能电池板构建棚顶，然后将该装置所产生的电能供停在车棚下的新能源汽车使用的一种特制停车棚,即在停车棚上铺设太阳能电池组件，实现上面太阳能发电，下面车辆遮阳挡雨。
太阳能光伏停车棚不仅具有良好的吸热性，有效解决了夏天车内温度过高难以入内的问题，而且可以为日益普及的电动汽车充电，机具实用性。
这一方面充分有效利用了太阳能这一可再生的清洁能源并达到节能效果，另一方面有力的推广了新能源汽车的使用达到减排的效果。
1.4论文的主要内容太阳能光伏车棚主要由太阳电池组件阵列、支架系统、照明及控制逆变系统、充电装置系统和防雷及接地系统组成。
支架系统主要包括支撑立柱、固定在支撑立柱之间的斜梁、搭接在斜梁上用于支撑太阳电池组件阵列的导轨及固定太阳电池组件阵列的紧固件等；照明及控制逆变系统包括直流汇流箱、光伏控制器、逆变器、交流配电柜及节能灯等；充电装置系统包括充电桩及充电装置，防雷及接地系统包括防雷针、避雷针、引下线及接地体等。
本次论文的主要内容就是对太阳能停车棚进行设计，包括：组件设计、支架系统设计、充电系统设计、防雷接地系统设计等等。
第二章结构及工作原理分析、及部件选型2.1结构及工作原理分析太阳能停车棚，包括由多个支撑柱支撑的遮阳板、包含有多个电池板的太阳能电池组件结构、控制系统，电池板通过导线与光伏阵列分流箱连接，该光伏阵列分流箱通过直流断路器与光伏系统控制器连接，该光伏系统控制器与蓄电池组连接，该蓄电池组依次通过独立光伏逆变器、双电源转换开关与可给汽车充电的多个充电桩连接；充电桩还通过双电源转换开关与市电电网电缆连接；太阳能发电还与市电电网并网；对太阳能电池组件结构也进行了改进。
夜间可进行照明，可给停放的汽车充电，将多余的电能并入市电电网，也可由市电电网自动补充电能给充电桩，同时电能的利用率有了较大的提高。
充分有效的利用了太阳能这一可再生的情节能源并到达节能效果。
结构图如图2.1所示。
图2.1 光伏发电原理图2.2部件选型2.2.1电池片选型由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。
单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。
