CN101614446A - 无轴式太阳能滚动跟踪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明具体方案是数个弧形支架支撑太阳能电池板、聚光器及集热器等由电动推杆往复拉动弧形支架旋转沿凹(凸)槽滚动旋转，达到跟踪太阳垂直照射的跟踪系统，实现了1轴2维与2轴3维的太阳能跟踪同样跟踪目的。与传统轴旋转式太阳能跟踪器比较因为采用数个弧形支架支撑杆同步滚动旋转，可以将太阳能系统采光面积每组做到几百平方米，可以在大型光伏电站及大型光热系统中应用，随着跟踪系统的重心降低，可以使跟踪支架高度很低减少风阻保持支架平稳不倒，每组可以通过钢索、杠杆连接联动增加系统组的结构力量更有效的抵抗大风。

Description

无轴式太阳能滚动跟踪系统
技术领域
本发明涉及一种无轴式太阳能滚动跟踪系统及跟踪方法，属于太阳能光热及光伏利用技术
背景技术
太阳能作为可再生能源的一种有其他能源形式无法替代的优点，与水、风电比较没有地区、地理的限制，与火电比较没有污染等限制。可是太阳能也有缺点：因为地球不断围绕太阳的旋转，并随着季节的变化南北照射角不断变化与随着早、中、晚时间的变化东西照射角同时在不断变化，因为太阳的不断变化，造成太阳能的利用效率达不到最大，经济性相对不高。所以造成太阳能的利用不能大面积普及。为使得太阳能能被更大范围的普及，有很多人开始研究太阳能跟踪系统，尤其在为增大太阳密度采用的太阳能聚光系统中配套太阳能跟踪系统很难避免。如：专利200610038071.6反射聚光光伏发电系统，就是利用的一个槽式聚光器围绕安装在一个柱子顶端上的轴进行旋转跟踪的。类似太阳能跟踪系统被太阳能行业内人士称为轴式跟踪器，大概分为1轴2维、2轴3维太阳能跟踪器，他们有个共同的特征就是必须有可以供系统旋转的轴，并利用这个轴进行系统的旋转的跟踪，以保证太阳光能不断垂直于太阳能电池或者太阳能吸收利用器平面。
由于使用了轴进行旋转跟踪，就必须要构造结实的系统支撑支柱与太阳轨迹同步低运转速度的大速比的减速机构。因为采用了轴式的构造原理，使的系统支撑与大速比的减速机构复杂体积庞大，并且对机械要求精确度很高。尤其在太阳能光伏发电系统中要求系统功率能耗与系统发电功率比低于1/100的情况下，更能实现，例：根据传统太阳能发电系统参数参考，一个6KW的光伏发电系统采光面积达到40平方米，为稳定系统自重达必须达到3吨左右，采用2个电机2轴进行驱动跟踪太阳。每个电机必须小于30W。才能实现系统功率能耗与系统发电功率比低于1/100，反之电机功率增大系统自耗功率变大，就会使的系统有效输出功率变小，单位电价成本变高。
发明内容
本发明采用简约的无轴式弧形支架在凹(凸)槽中进行滚动运动的方式进行太阳能系统的太阳能跟踪方法，驱动采用更简单的电动推杆最多每天往复一次拉动弧形支架旋转全天跟踪太阳运行。实现了太阳能跟踪系统制造、维护成本与系统自耗功率的降低，使太阳能跟踪系统能长时间稳定工作的目的，尤其在20-30年前就已经开始大面积应用的太阳能槽式(抛物线)聚光跟踪系统中经济效益与系统采光效果更明显。
本发明具体方案是：数个弧形支架支撑太阳能电池板、聚光器及集热器等由电动推杆往复拉动弧形支架旋转沿凹(凸)槽滚动旋转，达到跟踪太阳垂直照射的跟踪系统，实现了1轴2维与2轴3维的太阳能跟踪同样跟踪目的。与传统轴旋转式太阳能跟踪器比较因为采用数个弧形支架支撑杆同步滚动旋转，可以将太阳能系统采光面积每组做到几百平方米，可以在大型光伏电站及大型光热系统中应用，随着跟踪系统的重心降低，可以使跟踪支架高度很低减少风阻保持支架平稳不倒，每组可以通过钢索、杠杆连接联动增加系统组的结构力量更有效的抵抗大风。
太阳能槽式(抛物线)聚光跟踪系统因为能对太阳能吸热板增强光照幅度实现高温水或者汽，应用比较广泛，如果换成太阳能电池板是同样可以增加电池板的发电量，目前太阳能电池板对温度要求很高，达到或者超过太阳能电池板的一定温度，太阳能电池板就不能正常工作甚至烧毁，如果加装很贵的冷却系统，聚光光伏系统就显的没有意义，本发明太阳能跟踪装置中配有水雾冷却系统，使得针对太阳能光伏组件跟踪聚光系统中可以简单的实现对太阳能电池板的冷却而省掉昂贵的专业的太阳能冷却组件。
本发明无轴式太阳能滚动跟踪系统材料成本接近太阳能固定安装支架，如果与太阳能光伏及光热聚光系统配合使用，可以实现太阳能发电、热利用成本与煤电、煤热成本接近，运行维护费用更低。所有太阳能光伏、光热利用系统都可以与本发明跟踪系统运行方法结合使用，不一一例举。
下面附图与实施例即是其中一种太阳能光伏、光热聚光系统的组合应用。
附图说明
结合附图和实施对本发明做进一步说明
图1为本发明实施例的跟踪系统侧面基本结构图
图2为本发明实施例的跟踪系统组及系统组联动图
具体实施方式
如图1跟踪系统侧面基本结构图及图2跟踪系统组及系统组联动图所示，
图1跟踪系统侧面基本结构是一种利用无轴式太阳能滚动跟踪系统组合应用的太阳能光伏、光热聚光系统包括：固定太阳能板9的中心活动横架1、连接架3与竖架10垂直固定在跟踪系统滚动抛物线梁11上，中心架10在抛物线梁11的中心位置设置，因为固定在跟踪系统滚动梁14上的配重梁13的重力作用下使滚动梁14打破平衡向右偏移，固定在水泥底座16与金属底座7上的推杆15在太阳能能跟踪控制的控制下，使推杆15经过滑轮5拉紧钢丝4使滚动架14的弧弧形支架沿与地面8水平的凹(凸)槽6上滚动，滚动架14在推杆15的作用下使跟踪系统滚动抛物线梁11上的反光镜的太阳焦点始终随着太阳的变化反射到太阳能板9上。
系统与太阳能电池板组合使用时，因为聚光的作用，太阳光强度及照射量会增加好几倍，太阳能电池板温度及速度会瞬时增加几倍，系统中增加了水喷雾装置2，水喷雾装置2在温度传杆器及温度控制器的控制下当温度超过一定值时由电磁阀打开冷却水对太阳能电池板冷却，达到太阳能电池板恒温稳定工作，同时冷却水及自然雨水通过水槽12流出。
图2跟踪系统组及系统组联动图是中、大型太阳能光伏电站及太阳能光热利用工程的系统组18或者多组联动阵列19，各跟踪系统组18之间依靠活动连杆17连接使各踪系统组18之间能同步工作，可以起到抗风与消除各跟踪系统组18之间行动误差作用。
本发明太阳能跟踪器可以应用在平板非聚光光伏电站系统中，也可以配套其他槽式聚光、抛物线聚光、透镜式聚光、斗式、碟式等聚光光伏、光热太阳能应用系统中。可以单独东西方向跟踪太阳、南北方向与同时2个方向跟踪太阳连续工作，在双向跟踪情况下可以在一跟踪组阵列一端或者二端加装余弦架。推杆可以配重单向工作，也可以2组传动双向工作，推杆可以采用电推杆、液压推杆、或者气缸式推杆。
本发明中的太阳能板可以是太阳能单晶电池、太阳能多晶电池、非晶电池或者太阳能集热器。
弧形滚动支架的上部根据实际需要的要求尺寸做成抛物线梁或者槽式、直杆梁，支架的下部分为与凹(凸)槽尺寸配合的滚动梁，支架的中部可以为防止支架变形各种形式的支撑联接梁。

Claims (6)

1，一种无轴式太阳能滚动跟踪系统，包括太阳能控制系统、太阳能滚动跟踪系统、太阳能电池组冷却系统，是由基本的弧形滚动支架、凹(凸)槽、推杆、太阳能板与中心固定架等机构结构组成的系统。系统由推杆配重式单向或者双推杆双向连续跟随太阳跟踪滚动工作，其特征为：弧形滚动支架的上部根据实际需要的要求尺寸做成抛物线梁或者槽式、直杆梁，支架的下部分为与凹(凸)槽尺寸配合的滚动梁，支架的中部可以为防止支架变形各种形式的支撑联接梁。
2，根据权利要求1所述无轴式太阳能滚动跟踪系统，其特征在于：所述无轴式太阳能滚动跟踪系统可以应用在平板非聚光光伏电站系统中，也可以配套槽式聚光、抛物线聚光、透镜式聚光、斗式、碟式等聚光光伏、光热太阳能应用系统中。可以单独东西方向跟踪太阳、南北方向与同时2个方向跟踪太阳连续工作。
3，根据权利要求1所述无轴式太阳能滚动跟踪系统，其特征在于：滚动跟踪系统中的推杆可以配重单向工作，也可以左右2组传动双向平衡工作，推杆可以采用电推杆、液压推杆、或者气缸式推杆。
4，根据权利要求2所述无轴式太阳能滚动跟踪系统，其特征在于：系统应用在聚光光伏电站系统中增加了水喷雾装置系统可以使太阳能电池板在聚光作用下恒温稳定工作。
5，根据权利要求4所述无轴式太阳能滚动跟踪系统，其特征在于：与无轴式太阳能滚动跟踪系统配套的太阳能板可以是太阳能单晶电池、太阳能多晶电池、非晶电池或者太阳能集热器。
6，根据权利要求2所述无轴式太阳能滚动跟踪系统，其特征在于：滚动跟踪系统在东西方向跟踪太阳、南北方向跟踪太阳2维运行情况下，在跟踪组阵列1端或者2端需要加装余弦架。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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