CN101841266B - 一种光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光伏发电装置，包括用于将光能转换成电能的光伏组件；和用于支撑光伏组件的支撑装置，所述支撑装置包括安装光伏组件安装在其上的顶部框架；第一支架，所述第一支架的上端与顶部框架可枢转地相连；位于第一支架后方的第二支架；和升降机构，所述升降机构安装在第二支架上且与顶部框架相连以调节顶部框架与水平面之间的夹角。根据本发明的光伏发电装置，在太阳辐射方向变化或风力变化时，通过升降机构，使得光伏组件与水平面之间的夹角变化，以最大程度获得太阳辐射能，可减小风力冲击。

Description

一种光伏发电装置

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，尤其是涉及一种光伏发电装置。

背景技术

建立太阳能电站时，需要将光伏组件与水平面成一定角度放置，以求获得最大的太阳辐射量。

传统的光伏组件支撑架都是固定在光伏组件下面，因此光伏组件的倾角固定。由于一年的不同时期，太阳辐射方向都在不断地发生变化，传统的光伏组件并不能跟随太阳辐射方向改变倾角，从而不能最大程度地吸收太阳能以转换成电能，大大降低了太阳能转电能的效率。

另外，在大风地区，由于光伏组件的倾角固定，因此风对光伏组件的作用力非常大，容易导致光伏组件损坏，需要经常更换，甚至将支撑架从地面基础内拔出，由此导致成本增加，且大大降低了太阳能转电能的效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可调节光伏组件倾角的光伏发电装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一种光伏发电装置包括用于将光能转换成电能的光伏组件；和用于支撑光伏组件的支撑装置，所述支撑装置包括用于光伏组件安装在其上的顶部框架；第一支架，所述第一支架的上端与顶部框架可枢转地相连；位于第一支架后方的第二支架；和升降机构，所述升降机构安装在第二支架上且与顶部框架相连以调节顶部框架与水平面之间的夹角。

根据本发明的光伏发电装置，在太阳辐射方向变化或风力大时，通过升降机构改变支撑装置的顶部框架相对于水平面的倾角，使得光伏组件与水平面之间的夹角变化，以最大程度获得太阳辐射能，提高了发电效率，或减小风对光伏组件以及支撑装置的冲击，降低部件损坏，降低维护频率，降低成本，而且支撑装置牢固。

另外，根据本发明的光伏发电装置还具有如下附加技术特征：

所述升降机构包括齿臂，所述齿臂的上端与顶部框架连接，且所述齿臂上上形成有轮齿；蜗杆，所述蜗杆安装在第二支架上、相对于第二支架可旋转且与所述齿臂上的轮齿啮合；垂直伞轮，所述垂直伞轮安装在蜗杆的上端；驱动电机；以及水平伞轮，所述水平伞轮安装在所述驱动电机的输出轴上且与所述垂直伞轮啮合。

所述齿臂为弧形，且所述轮齿形成在齿臂的外弧面上。

所述齿臂外弧面的下端设有限位凸起，以限定齿臂的运动范围，从而防止齿臂脱离蜗杆。

所述升降机构为液压缸或气缸。

所述支撑装置进一步包括地下固定机构，所述地下固定机构设置在地面基础内且所述第一支架和第二支架的下端分别固定在地下固定机构上。

所述地下固定机构包括：固定柱，其中所述第一和第二支架的下端分别固定在固定柱的顶端；和锚固部件，所述锚固部件连接于所述固定柱的下端以利于将固定柱打入和锚固于地面基础内，其中所述锚固部件的上端从固定柱的下端伸入固定柱内且固定在固定柱内部。

由于设置了地下固定机构，一方面，通过在固定柱下端连接锚固部件，利于将固定柱打入地下；另一方面，锚固部件增加了牢固度，增加了地下固定装置的抗拔性能和稳定性，从而增加了支撑装置的牢固程度，特别适用于风大的地区。

所述锚固部件包括锚钩和锚杆，所述锚杆与锚钩成一体，所述锚杆的上端固定于固定柱内部，下端伸出固定柱且所述锚钩设置在锚杆的下端。

所述锚固部件还进一步包括第一金属板，所述第一金属板与锚杆的上端连接且第一金属板的下表面的面积大于锚杆的上端面的面积。这样，可防止锚杆由于外力的作用而从固定柱中被拔出，增加了锚杆与固定柱的连接强度。

所述固定柱的顶部设有开口，且在所述开口中安装有金属套管；所述金属套管内壁设有内螺纹，所述第一和第二支架的下端分别形成有与所述内螺纹接合的外螺纹。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的光伏发电装置的支撑装置处于较大倾角时的示意图；

图2是图1中所示的支撑装置处于较小倾角时的示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的光伏发电装置的支撑装置处于较大倾角时的示意图；和

图4是图3中所示的支撑装置处于较小倾角时的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面将结合附图详细描述根据本发明一个实施例的光伏发电装置。

图1和图2示出了根据本发明一个实施例的光伏发电装置，包括用于将光能转换成电能的光伏组件5和用于支撑光伏组件的支撑装置。其中，支撑装置包括顶部框架1、第一支架2、第二支架3，升降机构4和地下固定机构6。光伏组件(太阳能电池板等)5安装在顶部框架1上，顶部框架1例如可以为方形框架。

第一支架2的上端与顶部框架1可枢转地相连，第一支架2的下端可以固定在地面基础内，当然，也可以放置到地面基础上。在图1和2所示的示例中，第一支架2的上端通过销轴21与顶部框架1的底面相连，例如在顶部框架1的底面上设有两个间隔开的凸耳，凸耳上形成有通孔，第一支架2的上端也形成有相应的通孔，销轴21穿过凸耳上的通孔和第一支架2上的通孔，由此将第一支架2的上端与顶部框架1的底面可枢转地连接。换言之，顶部框架1相对于第一支架2绕枢轴21转动。

第二支架3位于第一支架2的后方，在图1和2中，第二支架3与第一支架2沿左右方向(即光伏组件的前后方向)间隔开预定距离。与第一支架2类似，第二支架3的下端也可以固定在地面基础内，或者放置到地面基础上。

升降机构4安装在第二支架3上且与顶部框架1相连，升降机构4用于升降顶部框架1的一侧(图1和2中的右侧)，从而使顶部框架1绕枢轴21相对于第一支架2转动，由此调节顶部框架1与水平面之间的夹角a，相应地，光伏组件5与水平面之间的夹角变化以适应太阳光的辐射角度，由此提高使光伏组件5的发电效率。

在本发明的一个示例中，如图1和2所示，升降机构4包括齿臂41、安装在第二支架3上且相对于第二支架3可旋转的蜗杆42、垂直伞轮43、驱动电机44和水平伞轮45。齿臂41的上端与顶部框架1连接，且齿臂41上形成有与蜗杆42相啮合的轮齿。可选地，齿臂41为弧形，且所述轮齿形成在齿臂41的外弧面(图1和2中的右侧弧形面)上。另外，在齿臂41外弧面的下端设有限位凸起411，以限定齿臂41的运动范围，从而防止齿臂41脱离蜗杆42。

垂直伞轮43安装在蜗杆42的上端且与蜗杆42同轴，以便垂直伞轮43能够带动蜗杆42相对于第二支架3转动。水平伞轮45安装在驱动电机(未示出)的输出轴44上且与垂直伞轮43啮合。

驱动电机驱动水平伞轮45旋转，从而通过垂直伞轮43驱动蜗杆42转动，由此使齿臂41上下移动，从而升降顶部框架1绕枢轴21转动，由此调节倾角a的大小。

升降机构4也可以为液压缸或气缸。当然，升降机构4并不限于上述实施例，也可以为其他任何合适的能够使顶部框架1转动以调节其与水平面的倾角的机构。

由于冬天的太阳照射地面时间较短，且太阳光线与水平面的夹角较小，为了获得最大的太阳辐射能，可将光伏组件5与水平面之间的夹角a增大，如图1所示。而夏天的太阳光线与水平面的夹角较大，可将光伏组件5与水平面之间的夹角a减小，以充分吸收太阳辐射能，如图2所示。

例如，通过驱动电机带动水平伞轮45，水平伞轮45通过与垂直伞轮43的啮合传动将扭矩传递给垂直伞轮43，与垂直伞轮43同轴的蜗杆42相对于第二支架3转动，从而驱动齿臂41向上或向下移动，进而使得光伏组件5与水平面之间的夹角a变化。同理，在大风地区，当风力较大时，可使光伏组件5与水平面之间的夹角a变小，以减少光伏组件5的迎风面积，防止风力冲击光伏组件造成损坏。

在本发明的一个实施例，在地面基础内固定有地下固定机构6，其中第一支架2和第二支架3的下端分别固定在两个地下固定机构6上。每个地下固定机构6包括固定柱61和锚固部件62。需要理解的是，第一支架2和第二支架3的下端也可以固定在一个地下固定机构6上。

在本发明的一个示例中，如图1和图2中所示，第一支架2和第二支架3的下端分别固定在两个固定柱61的顶端。具体地，固定柱61可以为混凝土浇注而成的圆形柱子。在固定柱61的顶部设有开口，在开口中安装有金属套管63。金属套管63的内壁设有内螺纹，而在第一支架2和第二支架3的下端分别形成有与金属套管63内壁的内螺纹相接合的外螺纹。金属套管63例如可以在浇注固定柱61时预埋在里面。

在金属套管63的下端固定有第二金属板64，可选地，第二金属板64焊接于金属套管63的下端。第二金属板64的下表面的面积大于金属套管63的下端面的面积，这样，增加了金属套管与固定柱61的连接强度，可防止金属套管63受外力影响而从固定柱61中被拔出。在第二金属板64下方还设有钩固件65，用于增加第二金属板64与固定柱61之间的连接强度。钩固件65的上端与第二金属板64的下表面固定，例如焊接在一起，钩固件65的钩形的下端在固定柱61内延伸，从而可以保证金属套管63、第二金属板64和固定柱61之间的稳固连接，从而保证了第一支架2和第二支架3与固定柱61之间的稳固连接。

锚固部件62与固定柱61的下端相连接，以利于将固定柱61打入并锚固于地下。锚固部件62的上端从固定柱61的下端伸入固定柱61内且固定在固定柱61内部。更具体而言，锚固部件62包括锚钩621和锚杆622，锚杆622的上端固定于固定柱61内部，下端伸出固定柱61。锚钩621设置在锚杆622的下端。锚杆622与锚钩621成一体，例如一体地铸成，类似于船舶靠岸用的锚。可选地，锚钩621为三个且沿周向均匀分布，但本发明并不限于此，锚杆622与锚钩621也可以单独制成，然后焊接在一起。锚钩621利于将固定装置打入地下，尤其是在例如戈壁地区。地下固定机构6被打入地面后，锚钩621还可以增加固定装置在地下的固定强度，防止地下固定机构6因外力(例如风力)而被从地面拔出。

在本发明的另一个示例中，锚固部件62还进一步包括第一金属板623，可选地，金属板为钢板。第一金属板623与锚杆622的上端相连接，可选地，第一金属板623焊接于锚杆622的上端。第一金属板623的下表面的面积大于锚杆622的上端面的面积，这样，可增加锚杆622与固定柱61的连接强度，防止锚杆622由于外力的作用而从固定柱61中被拔出。

下面参考图3和图4描述根据本发明另一实施例的光伏发电装置，其中，图3和图4所示的光伏发电装置与图1和图2所示的光伏发电装置的区别主要在于地下固定机构6，因此下面着重描述地下固定机构6，其他相同部分的描述省略。

如图3和图4所示，地下固定机构6包括固定柱61和锚固部件62。第一支架2和第二支架3的下端分别固定在两个固定柱61的顶端。具体地，固定柱61可以为水泥柱。在固定柱61的顶端固定有第二金属板64，当地下固定机构6被打入地面内时，第二金属板64露出。在第二金属板64的上表面还可固定有第三金属板66，而第一支架2和第二支架3的下端固定在第三金属板66上。例如，第三金属板66可焊接在第二金属板64的上表面上。

在第二金属板64下方还设有钩固件65，用于增加第二金属板64与固定柱61之间的连接强度。钩固件65的上端与第二金属板64的下表面固定，且钩固件65的钩形的下端在固定柱61内延伸，以保证第二金属板64和固定柱61之间的稳固连接，从而可保证第二金属板64以及第一支架2和第二支架3不会在外力的作用下被拔起或倾斜。

需要说明的是，地下固定机构6并不限于上述实施例，例如，第三金属板66与固定柱61顶部的第二金属板64之间可采用螺钉连接，或其他任何合适的将第一支架或第二支架固定在固定柱61的顶端上的方式。

根据本发明实施例的光伏发电装置，一方面，在太阳辐射方向变化或风力变化时，通过升降机构，使得光伏组件与水平面之间的夹角变化，以最大程度获得太阳辐射能，或可减小风力冲击；另一方面，地下固定机构通过在固定柱下端连接锚固部件，利于将固定柱打入地下，并且增加了地下固定机构的抗拔性能和稳定性，特别适用于风大的地区。另外，根据本发明实施例的光伏发电装置的成本低，制作简单。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种光伏发电装置，其特征在于，包括：

用于将光能转换成电能的光伏组件；

用于支撑光伏组件的支撑装置，所述支撑装置包括：

顶部框架，其中所述光伏组件安装在所述顶部框架上；

第一支架，所述第一支架的上端与顶部框架可枢转地相连；

位于第一支架后方的第二支架；和

升降机构，所述升降机构安装在第二支架上且与顶部框架相连以调节顶部框架与水平面之间的夹角；和

地下固定机构，所述地下固定机构设置在地面基础内且所述第一支架和第二支架的下端分别固定在地下固定机构上，所述地下固定机构包括：

固定柱，其中第一和第二支架的下端分别固定在固定柱的顶端；和

锚固部件，所述锚固部件连接于固定柱的下端以利于将固定柱打入和锚固于地面基础内，其中所述锚固部件的上端从固定柱的下端伸入固定柱内且固定在固定柱内部，所述锚固部件包括锚钩、锚杆和第一金属板，所述锚杆与锚钩成一体，所述锚杆的上端固定于固定柱内部，下端伸出固定柱且所述锚钩设置在锚杆的下端，所述第一金属板与锚杆的上端连接且第一金属板的下表面的面积大于锚杆的上端面的面积。

2.根据权利要求1所述的光伏发电装置，其特征在于，所述升降机构包括：

齿臂，所述齿臂的上端与顶部框架连接，且所述齿臂上形成有轮齿；

蜗杆，所述蜗杆安装在第二支架上、相对于第二支架可旋转且与所述齿臂上的轮齿啮合；

垂直伞轮，所述垂直伞轮安装在蜗杆的上端；

驱动电机；及

水平伞轮，所述水平伞轮安装在所述驱动电机的输出轴上且与所述垂直伞轮啮合。

3.根据权利要求2所述的光伏发电装置，其特征在于，所述齿臂为弧形，且所述轮齿形成在齿臂的外弧面上。

4.根据权利要求3所述的光伏发电装置，其特征在于，所述齿臂外弧面的下端设有限位凸起。

5.据权利要求1所述的光伏发电装置，其特征在于，所述升降机构为液压缸或气缸。

6.据权利要求1所述的光伏发电装置，其特征在于，所述固定柱的顶部设有开口，且在所述开口中安装有金属套管；所述金属套管内壁设有内螺纹，所述第一和第二支架的下端分别形成有与所述内螺纹接合的外螺纹。 

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