CN101001058B - 一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，是由光线反射板[1][6]、自动采光姿态调节装置、太阳能电池板[3][4]、安装固定支架构成。特征在于光位器[2]及光线反射板[1][6]用连接构件[7][8]固定安装在姿态调节板架[12]的上面。太阳能电池板[3][4]的安装满足当两块光线反射板[1][6]在处于垂直状采光时，太阳光反射后完全照射在太阳能电池板[3][4]上。扇形结构板[9][10]安装在光线反射板[1][6]下。姿态调节板架[12]与旋转轴安装管[141之间有轴承安装。自动采光姿态调节装置通过驱动姿态调节板架[12]与旋转轴安装管[14]之间旋转，和驱动扇形结构板[9][10]带动光线反射板[1][6]太阳能电池板[3][4]在姿态调节板架[12]上面做轴向旋转，调节反光板与太阳光呈垂直照射。整体结构用安装盘[16]固定安装在地面上。本发明所要解决的问题是提高采光效率和节约硅太阳能电池板的面积，为大规模利用太阳能成为可能。

Description

一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置

1.技术领域

本发明技术属于太阳能利用领域实施。通过采用主动采光方式始终调节反光板的姿态与太阳光线保持垂直照射状态，通过反光板将太阳光线反射后照射在太阳能电池板上，能够在太阳能电池板上能直接形成电源目的的技术方法。

2.背景技术

传统的太阳能电池板是属于固定方式采光的，采光效率低下。而且，硅太阳能电池板成本比较高，不能够大范围工业化推广使用。给人民利用太阳能带来资金压力。

3.发明内容

本发明所要解决的技术问题是太阳能硅发电领域存在的主要两个问题，首先是采用主动采光技术完成对太阳能的利用。并且采用反光板反射太阳光线后照射在太阳能电池板上，在有效采光面积下，只需要大约四分之一的太阳能电池板，这样，就可以用价格低廉的光线反射板来替代价格昂贵的硅太阳能电池板，达到了提高效率，降低成本的目的。这样，就为我们大规模利用太阳能成为可能。

本发明所要解决的技术方法是通过以下方式实现的：一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，是由光线反射板[1][6]、及自动采光姿态调节装置、以及太阳能电池板[3][4]、和安装固定支架等结构构成。自动采光姿态调节装置是利用发明专利技术：一种太阳能转换器姿态自动调节装置，申请日：2002年6月29日，申请号：02132517.0；国家知识产权局在2003年12月31日公开，公开号：CN1464244A。其特征在于光线反射板[1]、[6]是通过多个连接构件[7]、[8]以固定方式安装在板架结构[25]上。光线反射板[1]、[6]的上表面应该涂高效反光材料或者有高效反光的电镀层。板架结构[25]的中心位置垂直固定安装有光位器[2]。在光位器[2]的两侧面各有一块太阳能电池板[3]、[4]。两块太阳能电池板[3]、[4]是固定方式安装在电池板架[5]的两侧面上。两块太阳能电池板[3]、[4]的采光面是朝外向两块光线反射板[1]、[6]，并且能够满足当两块光线反射板[1]、[6]在处于垂直状态采光时，太阳光线反射后照射在两块太阳能电池板[3]、[4]上面。电池板安装架[5]固定安装在板架结构[25]的上面。在至少两块板架结构[25]的中心位置有轴承安装结构[24]，在轴承安装结构[24]内能够固定安装有一定规格的轴承[45]，在轴承[45]内能够通过顶轴[43]的一端，顶轴[43]的另一端是以固定方式安装在姿态调节板架[12]顶端的轴固定管结构[39]内。在每一个板架结构[25]的下面用多个螺母以固定方式安装有扇形结构板[9]、[10]。扇形结构板[9]、[10]的边缘有能够与齿轮咬合的齿牙结构[49]。齿牙结构[49]能够与扇板驱减速器[28]的驱动齿轮[27]紧密咬合连接安装。扇板驱减速器[28]的两侧面的驱动齿轮[27]通过轴[11]与扇板驱减速器[28]连接安装。扇板驱减速器[28]是以固定方式安装在姿态调节板架[12]的一侧面。在姿态调节板架[12]的另一侧面上固定安装有主齿驱减速器[19]，在主齿驱减速器[19]的下面有驱动齿轮[33]固定安装，驱动齿轮[33]能够与主齿轮[30]紧密咬合连接安装。在主齿驱减速器[19]和扇板驱减速器[28]上面应该安装有定规格的电动机。主齿轮[30]用多个螺母[21]以固定方式安装在旋转轴安装管[14]的主齿轮安装板[22]上。在姿态调节板架[12]中心位置的上、下端有上旋轴安装结构[31]和下旋轴安装结构[29]。在上旋轴安装结构[31]和下旋轴安装结构[29]内安装有一定规格的轴承结构[32]、[34]，在轴承结构[32]、[34]内可以通过旋转轴安装管[14]。通过扇板驱减速器[28]的驱动齿轮[27]与扇形结构板[9]、[10]之间的相互运动，实现光线反射板[1]、[6]和板架结构[25]及太阳能电池板[3]、[4]，以及光位器[2]等结构在姿态调节板架[12]上面按照顶轴[43]的轴向旋转运动。通过主齿驱减速器[19]的驱动齿轮[33]与主齿轮[30]之间的相互运动实现姿态调节板架[12]在旋转轴安装管[14]上面的圆周方向上的旋转运动。在姿态调节板架[12]上面还固定安装有姿态调节控制电路板[17]和蓄电池[26]。在旋转轴安装管[14]的上面安装有电路旋转连接器[18]，电路旋转连接器[18]能够在姿态调节板架[12]在旋转轴安装管[14]旋转运动时完成电路的不中断连接。姿态调节控制电路板[17]应该分别用导线与光位器[2]、蓄电池[26]、电路旋转连接器[18]、主齿驱减速器[19]和扇板驱减速器[28]上面安装的电动机之间完成连接。太阳能电池板[3]、[4]通过导线与电路旋转连接器[18]首先进行连接，然后通过电路旋转连接器[18]与用户电源导线插头[23]进行连接。旋转轴安装管[14]的侧面应该有多条结构加强板[13]焊接安装。旋转轴安装管[14]的底端有能够与地面需要结构安装固定的安装盘[16]，在安装盘[16]上有多个孔结构[15]，可以用螺母结构与地面上的必要结构固定安装连接。根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于两块光线反射板[1]、[6]是在板架结构[25]上分别安装固定，之间产生连接中断，并且形成一个一定规格的缝隙结构，以减少光线反射板[1]、[6]的阻风力。根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于在姿态调节板架[12]下面可以固定安装多个压轮安装板[20]，在压轮安装板[20]的上面，呈上、下方向安装有两个滚动轴承[35]，并且，两个滚动轴承[35]与主齿轮[30]的外缘的上、下表面紧密连接安装固定。可以加强姿态调节板架[12]在旋转轴安装管[14]上的结构稳定性能。根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于在轴承安装结构[24]应该至少安装有两个轴承[45]，并且，在轴承安装结构[24]的两端与轴承[45]之间应该有固定加强结构比如卡簧[36]。在轴承安装结构[24]的两侧有轴封结构[41]。两个轴承[45]与顶轴[43]之间呈圆锥形方式安装固定。在轴承安装结构[24]外面有纵筋[37]，可以与板架结构[25]进行安装固定。轴固定管结构[39]的中心有轴管[46]，可以通过顶轴[43]，在轴固定管结构[39]与轴管[46]之间有多个钢板[40]焊接连接。在顶轴[43]的中心位置有应用于位置固定的限位结构[38]。在顶轴[43]的两端有螺母[42]、螺母[44]固定安装。根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于扇形结构板[9]、[10]的一个板边[51]与板架结构[25]之间采用螺母连接方式固定安装的。另一个板边[48]属于游离状态，不与其他结构连接。在扇形结构板[9]、[10]的弧心有中心孔[47]，中心孔[47]内能够通过轴承安装结构[24]。在孔的边缘有环形结构圈板[50]，在环形结构圈板[50]上面有多个孔，可以将扇形结构板[9]、[10]固定安装在轴承安装结构[24]上面。扇形结构板[9]、[10]的板体[52]的扇缘侧有与中心孔[47]同心的有多个弧形排列的安装孔[55]。齿板牙[53]用螺母通过安装孔[55]与扇形结构板[9]、[10]的板体[52]固定安装。扇形结构板[9]、[10]的最外缘部分钢板变薄，但仍然向外伸出一部分保护板结构[54]，保护板结构[54]能够达到保护驱动齿轮[27]的作用。

本发明与现有技术方法相比具有以下效果：首先，与固定方式采光相比能够提高采光效率一倍以上。同时，可以节约四分之三的硅太阳能电池板的使用面积。

4.附图说明

图1：主动采光太阳能弧板光伏发电装置整体外部结构示意图

图2：顶轴结构及连接安装示意图

图3：主动采光太阳能弧板光伏发电装置内部结构示意图

图4：扇形结构板结构示意图

1、6-光线反射板；2-光位器；3、4-硅太阳能电池板；

5-电池板架；7、8-连接构件；9、10-扇形结构板；11-轴；

12-姿态调节板架；13-结构加强板；14-旋转轴安装管；

15-孔结构；16-安装盘；17-姿态调节控制电路板；

18-电路旋转连接器；19-主齿驱减速器；

20-压轮安装板；21-螺母；22-主齿轮安装板；

23-用户电源导线插头；24-轴承安装结构25-板架结构；

26-蓄电池；27-扇板驱减速器驱动齿轮；28-扇板驱减速器；

29-下旋轴安装结构；30-主齿轮；31-上旋轴安装结构；

32、34-轴承结构；33-主齿驱减速器驱动齿轮；35-滚动轴承；

36-卡簧；37-纵筋；38-限位结构39-轴固定管结构；

40-钢板；41-轴封结构；42、44-顶轴固定螺母；

43-顶轴；45-轴承；46-轴管；47-扇形结构板中心孔；

48-板边；49-齿牙结构；50-环形结构圈板；51-固定板边；

52-板体；53-齿板牙体；54-保护板结构；55-安装孔；

5.具体实施方式

专利技术是实施的目的就是工业化推广。在专利技术产品的工业化推广过程中，主要有两种因素对专利技术产品产生重要的影响，首先，是专利技术产品方面存在的问题，比如专利技术产品的技术水平、专利技术产品的工业化生产成本、销售等。其次，专利技术及产品是否存在着市场需要的发展空间。一般情况下，专利技术产品的成本主要包括原材料成本、生产成本、技术成本、销售成本。

一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，因为考虑到自然界中风的影响因素以及专利技术产品的成本因素，专利技术产品的结构高度在三米左右，整体有效采光面积在16～24平方米之间是比较适宜的。反光板及姿态调节安装板架和管轴等都是采用一般的钢材制造生产。还包括具有优良性能的电子元件(光敏二极管)、和小功率的电动机两个、和两个齿轮减速器、以及直径在0.8米的圆环结构的大齿轮一个、和4～6平方米的太阳能电池板。自动控制程序的开发应用与相关大学或者科研机构合作开发完成。齿轮减速器需要专业技术人员进行具体的设计与制造，并且需要专业的技术设备生产。其他的大多数结构属于钢板结构，一般的碳钢就可以，是通过冲床设备生产，采用焊接方式安装连接。太阳能电池板属于采购件。光位器结构至少需要48个光敏二极管元件，并且，其中的20个光敏二极管元件的工作寿命要达到10000小时，其中的另外28个光敏二极管元件的工作寿命要达到5000小时。所有的金属板、管构件结构需要在表面涂防腐材料。光线反射板的上表面应该涂高效反光材料或者有电镀层。仅需要一个比较小的蓄电池，应用于没有太阳照射条件下的电路板和电器的工作。一般公知的硅太阳能电池板每平方米每小时能够产生的电能大约200瓦。一般公知的硅太阳能电池板大约每平方米3500元。整体材料和生产成本大约在20000～28000(人民币)元左右，平均每平方米在1200元左右。与固定采光方式相比，采光效率提高一倍以上。与不采用反射方式的相同面积太阳能电池板结构相比，每平方米可以节约2000元。

在专利技术产品的实施中，通过半年的努力完成专利技术产品的工业化研制和开发，再用半年时间完成专利技术产品的性能测试，在这个过程中，做好推广与宣传的工作。专利技术产品的实施以流水线方式生产，原材料容易购买和加工，需要专业的技术人员、生产人员、财务人员。以独立建设大规模太阳能发电站和供应边远地区居民的生活用电。主要以集体的大规模的太阳能商业发电，如果在年太阳光照射时间2500小时的地区，每台主动采光太阳能弧板光伏发电装置每年能够提供大约达8000～12000千瓦时的电能。能够提供20户居民一年的用电量。

Claims (5)

1.一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，主要是由光线反射板[1,6]、板架结构[25]、姿态调节板架[12]、主齿驱减速器[19]、扇板驱减速器[28]、太阳能电池板[3,4]、旋转轴安装管[14]构成，其特征在于光线反射板[1,6]是通过多个连接构件[7,8]以固定方式安装在板架结构[25]上，光线反射板[1,6]的上表面应该涂高效反光材料或者有高效反光的电镀层，板架结构[25]的中心位置垂直固定安装有光位器[2]，在光位器[2]的两侧面各有一块太阳能电池板[3,4]，两块太阳能电池板[3,4]是固定方式安装在电池板架[5]的两侧面上，两块太阳能电池板[3,4]的采光面是朝外向两块光线反射板[1,6]，并且能够满足当两块光线反射板[1,6]在处于垂直状态采光时，太阳光线反射后照射在两块太阳能电池板[3,4]上面，电池板安装架[5]固定安装在板架结构[25]的上面，在至少两块板架结构[25]的中心位置有轴承安装结构[24]，在轴承安装结构[24]内能够固定安装有一定规格的轴承[45]，在轴承[45]内能够通过顶轴[43]的一端，顶轴[43]的另一端是以固定方式安装在姿态调节板架[12]顶端的轴固定管结构[39]内，在每一个板架结构[25]的下面用多个螺母以固定方式安装有扇形结构板[9,10]，扇形结构板[9,10]的边缘有能够与齿轮咬合的齿牙结构[49]，齿牙结构[49]能够与扇板驱减速器[28]的驱动齿轮[27]紧密咬合连接安装，扇板驱减速器[28]的两侧面的驱动齿轮[27]通过轴[11]与扇板驱减速器[28]连接安装，扇板驱减速器[28]是以固定方式安装在姿态调节板架[12]的一侧面，在姿态调节板架[12]的另一侧面上固定安装有主齿驱减速器[19]，在主齿驱减速器[19]的下面有驱动齿轮[33]固定安装，驱动齿轮[33]能够与主齿轮[30]紧密咬合连接安装，在主齿驱减速器[19]和扇板驱减速器[28]上面应该安装有一定规格的电动机，主齿轮[30]用多个螺母[21]以固定方式安装在旋转轴安装管[14]的主齿轮安装板[22]上，在姿态调节板架[12]中心位置的上、下端有上旋轴安装结构[31]和下旋轴安装结构[29]，在上旋轴安装结构[31]和下旋轴安装结构[29]内安装有一定规格的轴承结构[32,34]，在轴承结构[32,34]内能够通过旋转轴安装管[14]，通过扇板驱减速器[28]的驱动齿轮[27]与扇形结构板[9,10]之间的相互运动，实现光线反射板[1,6]和板架结构[25]及太阳能电池板[3,4]，以及光位器[2]结构在姿态调节板架[12]上面按照顶轴[43]的轴向旋转运动，通过主齿驱减速器[19]的驱动齿轮[33]与主齿轮[30]之间的相互运动实现姿态调节板架[12]在旋转轴安装管[14]上面的圆周方向上的旋转运动，在姿态调节板架[12]上面还固定安装有姿态调节控制电路板[17]和蓄电池[26]，在旋转轴安装管[14]的上面安装有电路旋转连接器[18]，电路旋转连接器[18]能够在姿态调节板架[12]在旋转轴安装管[14]旋转运动时完成电路的不中断连接，姿态调节控制电路板[17]应该分别用导线与光位器[2]、蓄电池[26]、电路旋转连接器[18]、主齿驱减速器[19]和扇板驱减速器[28]上面安装的电动机之间完成连接，太阳能电池板[3,4]通过导线与电路旋转连接器[18]首先进行连接，然后通过电路旋转连接器[18]与用户电源导线插头[23]进行连接，旋转轴安装管[14]的侧面应该有多条结构加强板[13]焊接安装，旋转轴安装管[14]的底端有能够与地面需要结构安装固定的安装盘[16]，在安装盘[16]上有多个孔结构[15]，能够用螺母结构与地面上的必要结构固定安装连接。

2.根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于两块光线反射板[1,6]是在板架结构[25]上分别安装固定，之间产生连接中断，并且形成一个一定规格的缝隙结构。

3.根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于在姿态调节板架[12]下面固定安装多个压轮安装板[20]，在压轮安装板[20]的上面，呈上、下方向安装有两个滚动轴承[35]，两个滚动轴承[35]与主齿轮[30]的外缘的上、下表面紧密连接安装固定，能够加强姿态调节板架[12]在旋转轴安装管[14]上的结构稳定性能。

4.根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于轴承安装结构[24]应该至少安装有两个轴承[45]，并且，在轴承安装结构[24]的两端与轴承[45]之间有固定加强结构卡簧[36]，在轴承安装结构[24]的两侧有轴封结构[41]，两个轴承[45]与顶轴[43]之间呈圆锥形方式安装固定，在轴承安装结构[24]外面有纵筋[37]，能够与板架结构[25]进行安装固定，轴固定管结构[39]的中心有轴管[46]，能够通过顶轴[43]，在轴固定管结构[39]与轴管[46]之间有多个钢板[40]焊接连接，在顶轴[43]的中心位置有应用于位置固定的限位结构[38]，在顶轴[43]的两端有螺母[42]、螺母[44]固定安装。

5.根据权利要求1所说的一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置，其特征在于扇形结构板[9,10]的一个板边[51]与板架结构[25]之间采用螺母连接方式固定安装的，另一个板边[48]属于游离状态，不与其他结构连接，在扇形结构板[9,10]的弧心有中心孔[47]，中心孔[47]内能够通过轴承安装结构[24]，在孔的边缘有环形结构圈板[50]，在环形结构圈板[50]上面有多个孔，将扇形结构板[9,10]固定安装在轴承安装结构[24]上面，扇形结构板[9,10]的板体[52]的扇缘侧有与中心孔[47]同心的有多个弧形排列的安装孔[55]，齿板牙[53]用螺母通过安装孔[55]与扇形结构板[9,10]的板体[52]固定安装，扇形结构板[9,10]的最外缘部分钢板变薄，但仍然向外伸出一部分保护板结构[54]，保护板结构[54]能够达到保护驱动齿轮[27]的作用。

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