CN101764540A - 一种抗风太阳能跟踪器 - Google Patents

一种抗风太阳能跟踪器 Download PDF

Info

Publication number
CN101764540A
CN101764540A CN201010106847A CN201010106847A CN101764540A CN 101764540 A CN101764540 A CN 101764540A CN 201010106847 A CN201010106847 A CN 201010106847A CN 201010106847 A CN201010106847 A CN 201010106847A CN 101764540 A CN101764540 A CN 101764540A
Authority
CN
China
Prior art keywords
installed surface
support installed
rotating shaft
wind
adjusting mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201010106847A
Other languages
English (en)
Inventor
王士涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Suntrix Co., Ltd.
Original Assignee
SHANGHAI SUNTRIX CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI SUNTRIX CO Ltd filed Critical SHANGHAI SUNTRIX CO Ltd
Priority to CN201010106847A priority Critical patent/CN101764540A/zh
Publication of CN101764540A publication Critical patent/CN101764540A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452Vertical primary axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/80Accommodating differential expansion of solar collector elements
    • F24S40/85Arrangements for protecting solar collectors against adverse weather conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种抗风太阳能跟踪器,包括多个用于安装太阳能电池的支架安装面,用于固定支架安装面的转轴,以及用于支撑转轴的立柱;支架安装面两两一组,每组的支架安装面分别设置在所述转轴的两侧;所述立柱上设有用于驱动转轴围绕转轴轴心转动的转动电机;所述转轴上设有控制机构以及用于驱动所述多个支架安装面进行方位角调整的调整机构,所述控制机构通过控制所述调整机构及所述转动电机来调整所述支架安装面转动使所述支架安装面始终对着太阳。本发明集合了T型结构跟踪器与趴地型结构跟踪器的优点于一身,既减少了占地面积,又可以满足在大风等恶劣天气下同样可以进行高精度跟踪的太阳能跟踪器,从而大大提高太阳能利用效率。

Description

一种抗风太阳能跟踪器
技术领域
本发明涉及太阳能发电设备领域特别是太阳能聚光发电设备领域,尤指一种用于太阳能聚光发电的抗风太阳能跟踪器。
背景技术
高倍聚光光伏技术是目前太阳能发电领域的一个主要新方向,现有的太阳能聚光发电装置中,包括两个主要设备:聚光太阳能电池组件以及追日跟踪器,现有追日跟踪器中,跟踪器的形式主要还是集中在“T”型结构,具体可以参见专利号为CN200820144544.5的“T型双轴太阳能跟踪机构”,如图1、图2所示,追日跟踪支架系统2包括一用于安装太阳能聚光发电模组的支架安装面1,支架安装面1安装在一固定立柱3上,支架安装面1上设有一太阳光强传感器6,立柱3上设有用于调整支架安装面1的调整机构及控制机构,调整机构是指一垂直调整机构与一水平调整机构,垂直调整机构包括一设置在支架安装面1上的齿轮,一设置在立柱3上的垂直调整马达4,马达4的螺旋传动轴与齿轮啮合;水平调整机构包括一套设在立柱3上可围绕立柱3转动的转动杆,一安装在转动杆一端的水平调整马达5,转动杆的另一端连接在支架安装面1上。控制机构根据太阳光强传感器6的信号控制水平调整机构及垂直调整机构调整支架安装面1转动从而保证支架安装面1始终正对着太阳。这种“T”型结构由于所有太阳能电池组件(聚光太阳能组件)都安装在一个平面上,这种单平面设计的跟踪器高度随着最大支撑平面面积增大,系统高度不断增加,直接导致抗风性能下降及平面变形增大,最终影响系统整体跟踪精度,对于聚光发电是非常不利的。因此常需要增加网架支撑结构的刚度来提高抗风性能,微调平面校正平面度来弥补这两个缺陷。这样一来就造成了跟踪器成本增加、调试工作繁重等问题。
目前利用太阳能这种绿色能源,提高太阳能的利用效率,降低单位电量的成本是其能否最终取代不可再生能源的最重要因素,在我国西部地区,太阳能资源丰富,但是当地的气候条件比较恶劣,尤其是多有大风沙尘天气,制约了太阳能发电装置的推广与利用,本领域迫切希望能够设计出一种能够在恶劣气候下工作的太阳能跟踪器,从而能够充分利用高倍聚光太阳能发电,提高太阳能的利用效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种集合了T型与趴地型追踪器结构的优点,在大风等恶劣天气下同样可以进行高精度跟踪的太阳能跟踪器,从而大大提高太阳能利用效率。
本发明提供的技术方案如下:
一种抗风太阳能跟踪器,包括多个用于安装太阳能电池的支架安装面,用于固定所述支架安装面的转轴,用于支撑所述转轴的立柱,以及用于保证支架安装面始终对准太阳的控制机构;所述支架安装面两两一组,每组的支架安装面分别设置在所述转轴的两侧;所述立柱上设有用于驱动转轴围绕转轴轴心转动的转动电机;所述转轴上设有控制机构以及用于驱动所述多个支架安装面进行方位角调整的调整机构,所述控制机构通过控制所述调整机构及所述转动电机来调整所述支架安装面转动使所述支架安装面始终对着太阳。
进一步地,所述调整机构是指所述转轴上固定有一可来回移动的线性推杆,所述线性推杆与一传动杆连接,所述传动杆通过一连接杆分别与每个支架安装面连接。
进一步地,所述线性推杆为一通过驱动电机驱动来回伸缩的电动推杆或其他形式的直线运动机构,所述转动电机为一低输出转速的旋转电机或其他形式的转动装置。
进一步地,所述控制机构根据精确天文算法来实现控制方位角、高度角方向两个主动电动机(或推杆)来保证跟踪器的支架安装面实时对准太阳或者在所述支架安装面设置太阳光强传感器,通过所述太阳光强传感器的信号控制所述调整机构及所述转动电机来保证跟踪器的支架安装面实时对准太阳或者通过所述精确天文算法和所述太阳光强传感器两种方式,共同控制所述调整机构及所述转动电机调整所述支架安装面转动保证所述支架安装面始终对着太阳。具体而言,采用精确天文算法的时间追踪模式在太阳光照较弱或多云的情况下使用,而在光照较强情况下使用采用太阳光强传感器的时间传感追踪模式,两种模式可以互相补充、交替使用,实现共同控制。
本专利的效果在于:
一直以来,太阳能追日跟踪器装置主要采用“T”型结构,业界虽然已经觉察到这种结构在抗风性、支架安装面平面度方面存在的缺点,但是一直无法找到改进的办法,而“趴地”追日跟踪器虽然有良好的抗风性能、支架安装面平面度独立处理效果好,但是其占地面积大,成本高,因此很难大规模推广。本专利巧妙的将“T”型跟踪器与“趴地”跟踪器优点集于一身,从而为太阳能追日跟踪器特别是高倍聚光太阳能发电提供了一种抗风、高精度、成本更优的太阳能追日跟踪器。
具体而言,本专利装置中支架安装面两两一组,每组的两个支架安装面呈“一”字排开结构设置在转轴上,两个支架安装面的重心落在转轴上,这样每个安装在支架安装面上的聚光太阳能电池组件不在一个平面上而在多个平行平面上,在方位角方向上是独立转动,而在高度角方向则通过转轴统一转动。本装置对于传统的T型结构跟踪器而言,单个支架安装面面积更小,从而不但使得支架安装面平整度相对更好,而且使本装置的抗风能力更强;本装置对于完全趴地型跟踪器而言,采用立柱支撑,从而节约了土地资源。
附图说明
图1为“T”型太阳能追日跟踪器的后视示意图;
图2为“T”型太阳能追日跟踪器的侧视示意图;
图3为本发明装置的正视结构示意图;
图4为本发明装置的俯视结构示意图;
图5为本发明装置的侧视结构示意图;
图6为本发明装置中的一个支架安装面的结构示意图;
图7为本发明装置中的控制机构的系统流程图;
图8为本发明装置中的控制机构采用精确天文算法的时间追踪流程图;
附图标号说明:
1-支架安装面   2-追日跟踪支架系统  3-立柱       4-垂直调整马达
5-水平调整马达 6-太阳光强传感器    7-转轴       71-线性推杆
72-传动杆      73-连接杆           74-转动电机  75-驱动电机
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图3-图5所示,一种抗风太阳能跟踪器,包括多个用于安装太阳能电池的支架安装面1,用于固定支架安装面1的转轴7,以及用于支撑转轴7的立柱3;支架安装面1两两一组,每组的支架安装面1分别设置在转轴7的两边;立柱3上设有用于驱动转轴7围绕转轴7轴心转动的转动电机74;转轴7上设有用于驱动多个支架安装面1进行方位角调整的调整机构,如图6所示,调整机构是指转轴7上固定有一可来回移动的线性推杆71,线性推杆71一端与一传动杆72连接,线性推杆71另一端与驱动电机75连接,驱动电机75固定在转轴上,传动杆72分别通过一连接杆73与每个支架安装面1连接。
本专利装置通过控制机构的控制来保证跟踪器的支架安装面1实时对准太阳,控制机构的系统流程图参见附图7,控制机构有两种模式-工作模式与调试模式可供选择,在工作模式下运行轨迹追踪程序来进行控制,轨迹追踪又分为时间追踪与时间传感追踪,这两种追踪方式的具体实施方式如下:
一、控制机构根据精确天文算法(根据不同地点的经纬度,依据地球自转与公转的变化规律,利用天文算法自动精确计算当地的太阳光线角度)来实现控制方位角、高度角方向的两个主动电机(即转动电机74、驱动电机75)来保证跟踪器的支架安装面1实时对准太阳。
具体而言,采用天文算法的时间追踪流程图参见附图8,控制机构按照时间段实现不同的动作,在日落与日出之间,通过运行天文算法来驱动电机调整位置
天文算法中根据时间计算太阳高度角方位角程序计算步骤
1:读取系统时间
2:计算儒略日数JD
3:计算儒略世纪数
4:太阳几何平黄经
5:太阳平近点角
6:太阳中间方程
7:太阳的真黄经
8:计算视黄经
9:计算赤纬,赤经,时角
10:计算地平经度,地平纬度
11:获取温度,压强对地平纬度和地平经度进行大气折射修正(暂时用标准大气压和25度进行修正)
12:更新计算的理论位置。
二、支架安装面1上设有太阳光强传感器6,控制机构根据太阳光强传感器6的信号控制调整机构及转动电机74、线性推杆71调整支架安装面1转动从而保证支架安装面1始终对着太阳,这就是时间传感跟踪:具体而言,每隔2秒钟,控制机构检测一次传感器信号值,判断太阳光是否偏离;若偏离,则驱动电机,若没有偏离,则停止电机,等待下一个2秒。
所述一和所述二两种追踪方式任选其中一种方式,也可以两种方式同时使用。
本专利中对于控制机构的设计及功能要求为:
1.功能要求
a:跟踪太阳角度误差在-0.1~0.1度;
b:每天太阳升起时开始跟踪,傍晚太阳到地平线时开始回转到水平位置,太阳升起前回到太阳位置(早上和傍晚光照较弱,根据机械设计适当调整)
c:具备极限位置保护;
d:能够实时输出控制关键参数,如:经纬度、运行模式、方位角、高度角、时间、电机转动圈数、电机转动方向、太阳角度偏差;数据每1分钟存储一次,掉电后数据不丢失;
e:具备调试、时间追踪、时间传感追踪三种模式;在调试模式下,可以现场调整时间(精确到秒)、经纬度、电机转动;时间追踪模式在太阳光照较弱(或多云)的情况下使用,在光照较强情况下采用时间传感追踪模式。
2.电气要求
a:控制器电压输入12V;
b:电机驱动电压12V,电流3A;
3.环境要求
a:工作温度-55℃~50℃(工业等级-45℃~80℃);
b:能够在沙尘、雨、雷、静电等情况下正常工作。
本领域技术人员应该认识到,上述的具体实施方式只是示例性的,是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利,不能理解为是对本专利保护范围的限制,只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰,均落入本专利保护的范围。

Claims (6)

1.一种抗风太阳能跟踪器,包括多个用于安装太阳能电池的支架安装面,用于固定所述支架安装面的转轴,以及用于支撑所述转轴的立柱;其特征在于:
所述支架安装面两两一组,每组的支架安装面分别设置在所述转轴的两侧;所述立柱上设有用于驱动转轴围绕转轴轴心转动的转动电机;所述转轴上设有控制机构以及用于驱动所述多个支架安装面进行方位角调整的调整机构,所述控制机构通过控制所述调整机构及所述转动电机来调整所述支架安装面转动使所述支架安装面始终对着太阳。
2.根据权利要求1所述的抗风太阳能跟踪器,其特征在于:所述调整机构是指所述转轴上固定有一可以伸缩的线性推杆,所述线性推杆与一传动杆连接,所述传动杆通过一连接杆分别与每个支架安装面连接。
3.根据权利要求2所述的抗风太阳能跟踪器,其特征在于:所述线性推杆为一通过驱动电机驱动来回伸缩的推杆,所述转动电机为一低输出转速的旋转电机。
4.根据权利要求1所述的抗风太阳能跟踪器,其特征在于:所述控制机构根据设置在所述支架安装面上的太阳能光强传感器的信号控制所述调整机构及所述转动电机来调整所述支架安装面转动从而使所述支架安装面始终对准太阳。
5.根据权利要求1所述的抗风太阳能跟踪器,其特征在于:所述控制机构根据精确天文算法控制所述调整机构及所述转动电机来调整所述支架安装面转动从而使所述支架安装面始终对准太阳。
6.根据权利要求1所述的抗风太阳能跟踪器,其特征在于:所述控制机构根据设置在所述支架安装面上的太阳能光强传感器的信号以及精确天文算法共同控制所述调整机构及所述转动电机来调整所述支架安装面转动从而使所述支架安装面始终对准太阳。
CN201010106847A 2010-02-08 2010-02-08 一种抗风太阳能跟踪器 Pending CN101764540A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010106847A CN101764540A (zh) 2010-02-08 2010-02-08 一种抗风太阳能跟踪器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010106847A CN101764540A (zh) 2010-02-08 2010-02-08 一种抗风太阳能跟踪器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101764540A true CN101764540A (zh) 2010-06-30

Family

ID=42495560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010106847A Pending CN101764540A (zh) 2010-02-08 2010-02-08 一种抗风太阳能跟踪器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101764540A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102354222A (zh) * 2011-08-08 2012-02-15 上海聚恒太阳能有限公司 一种双轴太阳能光伏阵列发电系统的无阴影跟踪方法
WO2013082872A1 (zh) * 2011-12-09 2013-06-13 厦门永华实业有限公司 同步跟踪摇杆式聚光型太阳能电站
CN106569510A (zh) * 2015-10-08 2017-04-19 财团法人工业技术研究院 支撑装置、支撑单元系统及支撑单元控制系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102354222A (zh) * 2011-08-08 2012-02-15 上海聚恒太阳能有限公司 一种双轴太阳能光伏阵列发电系统的无阴影跟踪方法
WO2013082872A1 (zh) * 2011-12-09 2013-06-13 厦门永华实业有限公司 同步跟踪摇杆式聚光型太阳能电站
CN106569510A (zh) * 2015-10-08 2017-04-19 财团法人工业技术研究院 支撑装置、支撑单元系统及支撑单元控制系统
CN106569510B (zh) * 2015-10-08 2019-09-03 财团法人工业技术研究院 支撑装置、支撑单元系统及支撑单元控制系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102778896B (zh) 一种太阳自动跟踪装置
CN201479045U (zh) 东西方向向日水平轴单轴跟踪系统
CN103412578B (zh) 一种太阳能用黄道跟踪器
CN202838034U (zh) 一种太阳自动跟踪装置
CN1752660A (zh) 基于跟踪姿态反馈的太阳跟踪装置及跟踪方法
CN105958930B (zh) 一种智慧型太阳跟踪器控制系统及其跟踪支架
CN102447422A (zh) 一种光伏阵列最大功率点跟踪随动系统及控制方法
CN102354222A (zh) 一种双轴太阳能光伏阵列发电系统的无阴影跟踪方法
KR20110054960A (ko) 태양광 추적 발전장치
CN201499107U (zh) 一种太阳光自动跟踪定位装置
CN103151962A (zh) 一种具有追光传感器的太阳能发电装置
CN103092215B (zh) 双轴跟踪太阳位置装置及其预测扰动控制方法
CN2791552Y (zh) 基于跟踪姿态反馈的太阳跟踪装置
CN201345057Y (zh) 新型向日自动跟踪装置
CN203465601U (zh) 太阳能跟踪器及新型平单轴太阳能跟踪系统
CN101764540A (zh) 一种抗风太阳能跟踪器
CN204832971U (zh) 一种太阳能板跟踪控制装置
CN114415739A (zh) 一种定日聚光光伏发电机的跟踪装置
CN101539343B (zh) 一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构及其工作方法
CN203102022U (zh) 一种新型的太阳能自动跟踪系统
CN203070103U (zh) 一种简化双轴联动型太阳能光伏发电系统
CN201622470U (zh) 一种节能环保型太阳光跟踪装置
CN105183004A (zh) 一种太阳能板跟踪控制装置
KR100959952B1 (ko) 일축방식의 대면적 태양광발전 추적장치
CN107300931A (zh) 太阳光追踪方法、装置及太阳能发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Free format text: FORMER OWNER: WANG SHITAO

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20111024

Address after: 201108, room 6, building 4289, 378 Jin Du Road, Shanghai, Minhang District

Applicant after: Shanghai Suntrix Co., Ltd.

Address before: 201108, room 6, building 4289, 378 Jin Du Road, Shanghai, Minhang District

Applicant before: Shanghai Suntrix Co., Ltd.

Co-applicant before: Wang Shitao

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100630