光伏停车场结构设计改造推荐方案

光伏停车场结构设计改造推荐方案

高奎

关键词：光伏停车场；结构设计；改造

1光伏发电系统概述

光伏发电系统是利用光伏板将太阳能转化为电能的装置，具有可靠性高、使用寿命长、不污染环境等特点，较广泛的使用。光伏系统根据是否接入电网，分为“离网光伏系统”和“并网光伏系统”。其中离网光伏发电系统多应用于山区、孤岛等偏离电网覆盖的地区，离网光伏系统的容量设计时需满足负荷的需求。并网光伏系统适用于电网覆盖的区域，系统可将发出的电能直接送入公共电网，也可直接给用户侧的负载供电，电能不足的部分再由电网进行补充。

2光伏系统工作方式

系统中光伏板将光能转化为电能，通过直流变换器进行光伏最大功率跟踪及直流升压后将电能储存到蓄电池组中，在有用电需求时由蓄电池组提供电能经过逆变器将直流电变成市用交流电来给负载供电。蓄电池组电能充足时由光伏系统给负载供电。若在光伏系统供电的过程中蓄电池储存的电量低于负载使用标准时，则由并离网开关切换至负载与市用电网连接，达到给持续负载供电的效果。

光伏系统发电原理:(1)光伏发电组件由光伏板组、直流变换器及直流汇线箱组成。其中光伏板组由多个光伏板组成，其作用是将太阳能转化成电能。直流变换器对光伏电池板进行最大功率点跟踪并将直流电升压至一定电压等级。直流汇线箱将多个光伏电池板发的电进行汇总。(2)系统的储能元件为蓄电池，储存光伏发电组件发的电，并作为逆变器的直流源为负载进行供电。(3)电网开关及负载组件包括电网、并-离网开关及负载。电网即为我国的市用电220V、50Hz。并-离网开关在系统达不到供电标准的时候进行并、离网切换，开关可由系统控制器控制及手动控制。系统的负载由路灯和应急灯组成，为小区提供夜间基本照明与应急照明。

3传统停车棚结构

常规光伏停车场的做法是在一块空旷的场地上修建新的停车场和停车位，方向和位置都是可以调整的。这种情况下，光伏停车场与传统的地面光伏的差别不大，只需选择合适的方位角和最佳倾角，按照单个停车位的长宽，来考虑光伏组件的布置方式。比较常见的光伏组件布置方式有以下几种：（1）单斜面布置。一般情况下，采用单斜面布置方案可以通过调整斜面的倾角为最佳倾角，使得光伏组件表面吸收的辐射量最大。但这种情况只适用于停车棚朝向与最佳方位角相同，即南半球车棚朝北，北半球车棚朝南的情况。若车棚的朝向为东西方向，单斜面布置方案就不适用了。（2）水平布置。若车棚的朝向为东西方向，则可以改为采用水平布置。为考虑车棚的排水，一般设置大概4°左右的倾角。这种方式下，光伏组件表面吸收的辐射量基本等于水平辐射值。

4项目简介

业主要求在提供的十处相邻停车场的车棚上装设光伏组件，满足装机容量不小于5MW的要求。其中，业主要求优先选用两处停车场A、B。A、B两处停车场只划停车位未建停车棚，其余八处均已建停车棚。由业主提供的停车场的位置来看，有三处停车场C、D、E位置较大，停车位方向为南北朝向。初步估算时，停车场A～E中停车棚的面积已满足安装5MW光伏组件的要求，因此选择此五处停车场作为本项目的目标位置。

5停车棚设计及改造方案

停车场分为四种形式：单柱双边，单柱单边，双柱双边，双柱单边。由于这五处停车场停车棚均由单边和双边组成，因此考虑每一边的朝向是关键点。由业主信息可知，停车场C和D中车棚的方位角为23度/-157度，停车场E中车棚的方位角为0度/180度。新建停车场虽然没有停车棚，但是已划定停车位，东南西北朝向都有部分停车位。因此，本项目可有以下几种车棚方案：●对于南北向停车棚：方案一：安装倾角均为最佳倾角，方位角统一调整为0/23度；方案二：南向停车棚安装倾角为最佳倾角，北向停车棚安装倾角为水平；方案三：保持原有停车棚的结构，即停车棚的结构倾角为光伏板的安装倾角，方位角保持不变。●对于东西向停车棚：方案一：安装倾角均为水平；方案二：采用与旧停车棚相同的结构，停车棚的结构倾角为光伏板的安装倾角。

表1南北向停车棚各方案对应的年发电量和增加的钢结构量

6方案对比

6.1南北向停车棚方案

由于原有车棚的结构倾角正好为19度，因此南向停车棚不需改造。针对不同的方案，北向停车棚计算的年发电量与改造所需的钢结构量（以原有车棚结构为基准）见表1。由表1可知，方案一对比方案二，钢结构量共增加47.9吨，发电量增加205.12MWh；方案二对比方案三，钢结构量增加45.6吨，发电量增加421.06MWh。方案一对比方案二和方案二对比方案三，两者增加了几乎同等重量的钢结构（47.9吨和45.6吨），发电量增加的幅度差别很大（205.12MWh和421.06MWh）。综合考虑性价比，对于南北向停车棚，本项目采用方案二，即南向停车棚安装倾角为最佳倾角，北向停车棚安装倾角为水平。

6.2东西向停车棚方案

针对不同的方案，东西向停车棚计算的年发电量与改造所需的钢结构量（以原有车棚结构为基准）见表2。由表1可知，方案一对比方案二，钢结构量增加13.61吨，发电量只增加19.31MWh。综合考虑性价比，对于东西向停车棚，本项目采用方案二，即采用与旧停车棚相同的结构。

6.3小结

按照上文的分析，本项目南向停车棚安装倾角为最佳倾角，北向停车棚安装倾角为水平，东西向停车棚采用与旧停车棚相同的结构。

结束语

随着工业的迅猛发展，人们开始注重环境的保护和新能源的开发利用，光伏发电产业得到快速发展。传统光伏发电系统的型式大多为大型地面光伏电站和屋面光伏电站两种，但随着国内机动车的高速增长和对光伏发电产业的不断摸索，太阳能光伏停车场逐渐走入人们的视野。在传统的停车场顶棚上铺设太阳能电池组件，既可利用太阳能发电为电动汽车等就近负荷供电，又可解决传统停车棚空间利用率低的缺点，同时由于电池组件的吸热性，也有效解决了夏天车内温度过高难以入内的问题，极具实用性。综上所述，以上内容就是对光伏停车场结构设计改造推荐方案的论述。

参考文献

[1]刘爽.某地铁停车场上盖物业上部结构设计[A].天津大学、天津市钢结构学会.第十七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学、天津市钢结构学会:全国现代结构工程学术研讨会学术委员会,2017:5.

[2]缪东.城市轨道交通地下停车场的设计理念和探索[J].铁道标准设计,2017,61(08):166-170.

[3]周民康.高效非逆变光伏供电的地下停车场照明系统[J].阳光能源,2008(01):47-49.