CN102751351B - 太阳能发电单元及其太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置及太阳能发电单元，该太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置包括：用于与基础地面连接的底座支架，所述底座支架包括前支腿和后支腿；设置于所述底座支架顶端的铰链；下侧连接于所述铰链，上侧用以直接支撑太阳能电池板的连接组件；调整装置，所述后支腿上设置有安装座，所述调整装置可拆卸的连接于所述安装座，所述调整装置包括驱动机构和蜗轮蜗杆升降机构，所述驱动机构用以驱动所述蜗轮蜗杆升降机构中的蜗轮，在对所述太阳能电池板的仰角进行调整时，所述蜗轮蜗杆升降机构中的蜗杆的顶端铰接于所述连接组件。本发明造价低廉，维护成本低且提高了太阳能电池板的发电效率。

Description

太阳能发电单元及其太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种用于对太阳能电池板仰角进行调整的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置及具有该太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置的太阳能发电单元。

背景技术

太阳能是一种重要的清洁能源，利用太阳能的太阳能电站，既可以是大型电站，也可以是家用小型电站。大型电站通常具有大量的太阳能发电单元，而家用小型电站只要有一两个发电单元即可。每一个太阳能发电单元的采集太阳能的设备主要是若干太阳能电池板，这些太阳能电池板需要由支撑装置支撑在地面上。并且，由于地区差异、四季变化和每一天内不同时间的太阳照射角度变化的原因，太阳能电池板的角度需要调整，才能增加发电的效率。太阳能电池板角度的调整既包括适应四季变化的仰角调整，也包括适用一天内早晚变化的角度调整。

然而，在我国现有的太阳能电池板的支撑与角度调整装置（又称太阳能支架）中，没有一个完整及正规的标准技术规范，能用的支架分为：

1、双轴跟踪支架，既能够适应四季变化，也能够适应一天内的早晚变化，这种设备造价偏高，新建电站采用的很少。

2、单轴跟踪支架，只对太阳旋转角度进行跟踪，即进行适应一天内早晚时间变化的角度调整，造价也比较偏高，控制系统及运行还在总结阶段，维护成本偏高。

3、固定式支架，是根据地理位置不同，设定年太阳照射角的平均值，来确定太阳能发电单元的安装角度的一种固定支架，投入成本低，但发电量偏低。

综上，因此需要设计一种能够综合考虑发电效率及设备成本的太阳能电池板的支撑与角度调整装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，以解决现有技术中的太阳能支架不能兼顾发电效率及设备成本的技术问题。

本发明的另一目的在于提供具有本发明太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置的一种太阳能发电单元。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，包括：用于与基础地面连接的底座支架，所述底座支架包括前支腿和后支腿；设置于所述底座支架顶端的铰链；下侧连接于所述铰链，上侧用以直接支撑太阳能电池板的连接组件；调整装置，所述后支腿上设置有安装座，所述调整装置可拆卸的连接于所述安装座，所述调整装置包括驱动机构和蜗轮蜗杆升降机构，所述驱动机构用以驱动所述蜗轮蜗杆升降机构中的蜗轮，在对所述太阳能电池板的仰角进行调整时，所述蜗轮蜗杆升降机构中的蜗杆的顶端铰接于所述连接组件。

本发明的太阳能发电单元，具有本发明的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置。

本发明的有益效果在于，本发明的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，既提供了稳定的支撑结构，也能够方便快捷的进行太阳能电池板的仰角调整，并且整个太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置造价低廉，维护成本低。本发明针对成本低的固定式支架进行了改进，通过对太阳能电池板仰角的调整，使太阳光线基本以垂直方向照射在太阳能电池板上，提高了太阳能电池板的发电效率。本发明的太阳能仰角跟踪支架，在实验过程中经过成品测试，其发电效率比照同级的固定式支架，可提高发电效率18%。例如一个30MW的太阳能发电站，若以固定式太阳能支架进行支撑，年发电量为4374万kw/h，而以本发明的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置进行支撑与仰角调整，年发电量为5161.32万kw/h。

附图说明

图1为本发明实施例的太阳能发电单元及太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置的立体示意图。

图2为本发明实施例的太阳能发电单元及太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置的主视示意图。

图3为图2中沿A-A的截面图。

图4为图1中的C部放大示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

如图1及图2所示，本发明实施例的太阳能发电单元，包括太阳能电池板7及本发明实施例的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置。

下面具体介绍本发明优选实施例的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置。

如图1所示，本发明实施例的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，包括底座支架1、铰链2、连接组件3、调整装置4和定位杆5，以下逐一对各个部件进行详细介绍。

底座支架1设置在地桩6上，通过地桩6固定连接于基础地面。当然，底座支架1也可以直接固定连接在基础地面上。底座支架1包括前支腿11和后支腿12，底座支架1还可以包括底梁（图中未示出），底梁设置在前支腿11底端与后支腿12底端之间，从而底梁、前支腿11、后支腿12形成三角形的稳定结构。前支腿11与地面的夹角例如为60度，后支腿12与地面的夹角例如为51-60度之间。

如图1所示，铰链2设置在底座支架1的顶端，也就是前支腿11和后支腿12顶端的位置，用于与直接支撑太阳能电池板7的连接组件3相铰接。也就是说，连接组件3下侧连接于铰链2，上侧用以直接连接与支撑太阳能电池板7；

如图1和图2所示，本发明实施例的太阳能发电单元及太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，连接组件3为框架结构，连接组件3包括主梁31和次梁32，主梁31垂直于次梁32。主梁31、前支腿11与后支腿12三者在同一平面内，即使主梁31沿铰链2的铰链轴旋转时，主梁31也始终与前支腿11与后支腿12在同一平面内，这一平面与地面相垂直。主梁31可为一根或多根，而次梁32平行于地面设置，次梁32可为两根或两根以上。如图3所示，太阳能电池板7固定连接在一对次梁32上。铰链2是与主梁31相铰接，且铰链2的位置是在主梁31纵向中心点处，使的太阳能电池板7在调整仰角时不需过大的驱动力。

本发明实施例的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，对于仰角的调整频率例如可为一年四次，例如春季、夏季、秋季和冬季各一次。也可每一个月、两个月进行一次调整。

如图1和图2所示，本发明实施例的太阳能发电单元及太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，其调整装置4包括驱动机构和蜗轮蜗杆升降机构。蜗轮蜗杆升降机构包括蜗轮41、蜗杆42、座板43和安装管44，如图4所示，内部安装有蜗轮42和蜗杆42的机壳固定安装在座板43的上面，而安装管44固定安装在座板43的下面。

驱动机构（图中未示出）用以驱动蜗轮蜗杆升降机构中的蜗轮41，驱动机构既可以是驱动蜗轮41的电机，也可以是连接于蜗轮41轮轴的驱动手柄。在对太阳能电池板7的仰角进行调整时，所述蜗轮蜗杆升降机构中的蜗杆42的顶端铰接于连接组件3中的主梁31，铰接的方式例如为通过螺栓进行铰接。驱动机构为电机时，实现了对太阳能电池板7仰角的自动模式的调整，而驱动机构为驱动手柄时，则需操作人员转动驱动手柄，带动蜗轮41的轮轴旋转，从而驱动蜗杆42的升高与降低，带动连接组件3旋转，从而实现太阳能电池板7仰角的手动模式的调整，可以根据实际情况来装配驱动机构，选择实现太阳能电池板7仰角的自动模式或手动模式。选择手动模式时，可以节省驱动电机的成本，也可以通过加装驱动电机的方式，将手动模式改造为自动模式。而选择自动模式时，可以节省人力。

在后支腿12上设置有安装座40，优选的是设置于后支腿12的纵向中点的位置，调整装置4可拆卸的连接于安装座40，安装座40包括安装管45，安装管45的内径与涡轮蜗杆升降机构的安装管44的内径相同，在将安装座40上的安装管45与涡轮蜗杆升降机构的安装管44对中后，即可穿设螺杆46将涡轮蜗杆升降机构固定在后支腿12，以进行仰角调整。安装管44与安装管45的其中之一可为盲管，例如安装管45为盲管，则在将安装管44与安装管45对中后，由安装管44一侧将螺栓46穿入，并用螺母拧紧固定。

如图2所示，调整装置4是设置在主梁31的一侧，例如图2中的右侧，在主梁31的另一侧（图2中的左侧）还设置有定位杆5，定位杆5的顶端连接于主梁31，在后支腿12上不同高度处有多个定位孔，定位杆5的底端可通过螺栓可拆卸的连接于其中一定位孔中。而定位杆5与主梁31的连接，可以铰接，或者可拆卸的连接方式。在不进行太阳能电池板7仰角调整时，定位杆5对其所连接的主梁31起到支撑与定位的作用，在需要进行太阳能电池板7仰角的调整时，则需先解除定位杆5顶端或底端的连接，然后由蜗轮蜗杆升降机构对太阳能电池板7的仰角进行调整，调整结束后，再将之前解除的连接重连。

如图1所示，中间的两主梁31与后支腿12之间既设置有调整机构4，也设置有定位杆5，而两端的两主梁31与后支腿12之间则只设置有定位杆5。因此中间的两根主梁31与后支腿12之间通过调整装置4及定位杆5进行支撑与定位，具体的是蜗杆42的顶端铰接与主梁31，而蜗轮蜗杆升降机构的安装管44与后支腿12上的安装管45通过螺栓46进行连接。当然，中间的两主梁31与后支腿12之间也可以不设置定位杆5，设置定位杆5的好处在于，在太阳能电池板7的仰角调整完毕后，可把调整装置4从安装座40上拆下，放到库房内，减少气候条件对调整装置4的损坏，用时取出来即可。并且，从其中一个太阳能电池发电单元上取下的调整装置4，还可以拿到其他的太阳能发电单元继续进行其他太阳能发电单元的太阳能电池板7的仰角调整，提高了调整装置4的使用效率，降低了整个太阳能电站的运行成本。当然，为了增加仰角调整的稳定性，可以再每一后支腿12上都设置安装座40，在主梁上都设置用于铰接蜗杆42顶端的螺栓孔，在进行仰角调整时，可以在每一安装座40上安装一套调整装置，同时对太阳能电池板7的仰角进行调整。

图1和图2示出的是有四根主梁31的情形，但是，本发明的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，其主梁31也可为三根、五根或六根等不同的情形。对于有三根主梁31的情形，则可以仅在中间主梁31与后支腿12之间设置调整装置4，而在两端的主梁31与后支腿12之间设置定位杆5，以节省成本。

本发明实施例的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，既可以用于大型太阳能电站，也可以用于家用小型电站，既给太阳能电池板7提供了稳定的支撑结构，也能够方便快捷的进行太阳能电池板7的仰角调整，并且整个太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置造价低廉，维护成本低。本发明实施例，相当于是针对成本低的固定式支架进行了改进，通过对太阳能电池板7仰角的调整，使太阳光线基本以垂直方向照射在太阳能电池板7上，提高了太阳能电池板7的发电效率。本发明的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，在实验过程中经过成品测试，其发电效率比照同级的固定式支架，可提高发电效率18%。例如一个30MW的太阳能发电站，若以固定式太阳能支架进行支撑，年发是量为4374万kw/h，而应用本发明的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，年发电量为5161.32万kw/h。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，其特征在于，所述太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置包括：

用于与基础地面连接的底座支架，所述底座支架包括前支腿和后支腿；

设置于所述底座支架顶端的铰链；

下侧连接于所述铰链，上侧用以直接支撑太阳能电池板的连接组件；

调整装置，所述后支腿上设置有安装座，所述调整装置可拆卸的连接于所述安装座，所述调整装置包括驱动机构和蜗轮蜗杆升降机构，所述驱动机构用以驱动所述蜗轮蜗杆升降机构中的蜗轮，在对所述太阳能电池板的仰角进行调整时，所述蜗轮蜗杆升降机构中的蜗杆的顶端铰接于所述连接组件；

其中，所述连接组件为框架结构，所述连接组件包括与所述底座支架在同一平面的多根主梁和垂直于所述主梁设置的多根次梁，所述多根主梁之间相互平行；

所述铰链连接于所述主梁，所述调整装置设置在所述主梁的一侧，在所述主梁的另一侧还设置有定位杆，所述定位杆的顶端连接于所述主梁，所述后支腿上不同高度处有多个定位孔，所述定位杆的底端可拆卸的固定连接于其中一所述定位孔中以在不进行太阳能电池板仰角调整时对所述定位杆所连接的主梁起到支撑与定位的作用；

所述底座支架为三套，中间的所述底座支架的后支腿上均设置有所述安装座或每一所述底座支架上均设置有安装座。

2.如权利要求1所述的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，其特征在于，所述驱动机构为驱动所述蜗轮的电机。

3.如权利要求1所述的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，其特征在于，所述驱动机构为连接于所述蜗轮轮轴的驱动手柄。

4.如权利要求1所述的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，其特征在于，所述安装座包括第一安装管，所述蜗轮蜗杆升降机构包括座板，内部安装有蜗轮和蜗杆的机壳固定安装在所述座板上面，所述座板下面固定安装有内径与所述第一安装管内径相同的第二安装管。

5.如权利要求4所述的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，所述第一安装管或所述第二安装管为盲管。

6.如权利要求1所述的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置，所述底座支架还包括底梁，所述底梁与所述前支腿、所述后支腿形成三角形结构。

7.一种太阳能发电单元，其特征在于，所述太阳能发电单元包括权利要求1-6任一所述的太阳能电池板支撑与仰角跟踪装置。

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