CN103119728A - 太阳能阵列配置 - Google Patents

Abstract

提供给了一种能够作为单元安装到支撑结构上的光伏（PV）阵列。还提供了一种能够通过将电连接器压在一起或将其互相紧密接近地安装来用插头插入相邻层压件的电连接器中的太阳能板层压件。另外，提供了包括阵列构架的PV阵列，该阵列构架包括被预制成与太阳能板层压件的框架匹配的多个横构件。还提供了用于PV阵列的支撑结构，其包括支撑结构，所述支撑结构包括压载物。还提供了PV电力发电厂、以及用于使来自PV阵列的功率输出最优化的系统和方法。

Description

太阳能阵列配置

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年4月26日提交的美国临时申请序号61/327,930的优先权和权益；其被整体地通过引用结合到本文中。

背景技术

本申请一般地涉及太阳能收集。更具体地，提供了太阳能板和太阳能板阵列的配置，其在实现高效能量转换的同时促进太阳能发电厂的构造和安装。

一般通过在形成固定或枢轴支撑结构的一部分的刚性网格状构架上一次一个地将多个太阳能板层压件（laminate）（也称为太阳能板或模块）组合来构造光伏（PV）阵列。构架上的层压件根据操作员的功率输出要求而被并联地或串联地电连接。

在当前实践的过程中，在两部分过程中实现将太阳能板层压件安装在适当位置处，由此，在工厂处将围绕在整个层压件周围的挤压铝材框架压配合或附着于板层压件，并且然后在现场将此框架附着于被附着于地面（或又被附着于地面的建筑物或结构）的单独和附加安装系统。

在历史上，已安装太阳能发电系统是相当小的，并且很少超过约10kW。现在，典型的板层压件设计具有每个约200W或以上的额定容量，因此10kW系统要求完成约50个板层压件。然而，对太阳能发电的兴趣在过去十年期间已经呈指数扩展，并且在额定容量方面超过15MW的较大实用规模装置正在变得更加常见。朝向较大规模项目的此趋势预期在未来将持续并加速。在2009年为了完成具有15MW的额定容量的典型系统，要求超过75000个板层压件（并且每个将必须单独地搬运并在现场安装）。减少安装此类层压件阵列所需的劳动的系统将是期望的。本发明提供了此类系统以及使得PV阵列的安装和使用更加简单且更加高效的其他系统。

发明内容

在本文中提供了PV阵列、支撑结构、PV电力发电厂以及可用于PV系统的高效构造和使用的系统。

在某些实施例中，提供了PV阵列。该PV阵列包括阵列构架和被耦合到该阵列构架的多个电耦合太阳能板层压件。在这些实施例中，每个太阳能板层压件包括多个电耦合太阳能电池；接地装置；绝缘盖和背衬（backing）；以及电连接器。这些实施例的PV阵列能够作为单元被安装到支撑结构上以在日光照射在安装的光伏阵列上时产生电。

还提供了太阳能板层压件。该太阳能层压件包括多个电耦合太阳能电池；接地装置；绝缘盖和背衬；以及电连接器。在这些实施例中，可以通过从层压件突出的电连接器或限定层压件范围的框架将太阳能板层压件电耦合到相邻层压件，使得可以通过将电连接器压在一起或将其相互紧密接近地安装来将层压件的电连接器用插头插入相邻层压件的电连接器中。

另外，提供了包括阵列构架和被耦合到阵列构架的多个电耦合太阳能板层压件的光伏PV阵列。阵列中的每个太阳能板层压件包括多个电耦合太阳能电池；接地装置；绝缘盖和背衬；以及电连接器。在这些实施例中，每个太阳能板层压件还包括限定层压件范围的框架，其中，该框架包括第一轴和第二轴。该阵列构架包括多个横构件，其中，每个横构件被接合到多于一个层压件的框架。该横构件被预制成与太阳能板层压件的框架匹配，使得该层压件在一个预先设计、可重复定向上被耦合至横构件，其中在太阳能板层压件之间具有预先设计的可重复间距。

此外，提供了用于PV阵列的支撑结构。该支撑结构包括基本上垂直的第一支撑构件和基本上垂直的第二支撑构件，其中，第一支撑构件和第二支撑构件中的每一个包括上端和下端，该下端被耦合到基底且该基底被设置于地面、附着于地面或掩埋到地面、地板或建筑物元件中。该支撑结构还包括跨越第一垂直支撑构件和第二垂直支撑构件的可旋转底座，其中，所述可旋转底座被耦合到位于第一支撑构件的上端处的第一轴承（bearing）和位于第二支撑构件的上端处的第二轴承。该可旋转底座能够耦合到PV阵列或多个太阳能板层压件，并且所述PV阵列通过设置于可旋转底座上的矩形管或块而被耦合到可旋转底座。

还提供了用于PV阵列的支撑结构。该支撑结构包括基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，该下端被耦合至第一基底。在这些实施例中，支撑构件的基底包括第一压载物（ballast）。

在附加实施例中，提供了PV电力发电厂。该发电厂包括多个任何上述支撑结构和设置于每个支撑结构的可旋转底座上的PV阵列。在发电厂中，所述多个支撑结构的基底被锚定、以压载物稳定或掩埋到其中PV阵列被暴露于日光的区域中。

另外提供了一种用于使来自PV阵列的功率输出最优化的系统，其中，PV阵列被安装在支撑结构上并包括至少一个太阳能板层压件。在这些系统中，所述太阳能板层压件包括多个电耦合太阳能电池；接地装置、绝缘盖和背衬；以及电连接器，并且所述支撑结构包括基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，该下端被耦合到第一基底；以及用于使PV绕轴旋转的装置，其中，该轴是基本上水平的轴或处于与水平线成所选倾斜角。该系统包括用于在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前和之后测量PV阵列的功率输出的装置；用于确定在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大的装置；以及用于使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置的装置。

还提供了一种使来自光伏（PV）阵列的功率输出最优化的方法，其中，PV阵列被安装在支撑结构上且包括至少一个太阳能板层压件。该太阳能板层压件包括多个电耦合太阳能电池；接地装置；绝缘盖和背衬；电连接器；以及用于测量来自阵列的功率输出的装置，并且该支撑结构包括：基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，该下端被耦合至第一基底；以及用于使PV绕着轴旋转的装置，其中，该轴是基本上水平的轴或与水平线成所选倾斜角。该方法包括在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前和之后测量PV阵列的功率输出；确定在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大；以及使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置。

附图说明

图1是根据说明性实施例的PV阵列的透视图。

图2是根据说明性实施例的设置于支撑结构上的PV阵列的剖面图。

图3是根据说明性实施例的设置于支撑结构上的PV阵列的透视图。

图4是根据说明性实施例的设置于支撑结构上的PV阵列的侧透视图。

图5是根据说明性实施例的设置于支撑结构上的两个PV阵列的前透视图。

图6是根据说明性实施例的设置于支撑结构上的三个PV阵列的底透视图。

图7是根据说明性实施例的设置于支撑结构上的PV阵列的一部分的透视图。

图8是根据说明性实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在本文中所使用的术语仅仅用于描述特定实施例且并不意图限制本发明。如在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。另外，如在本文中所参考的那样，模块被定义为用于执行特定功能的硬件、软件和/或其组合。软件被定义为包括但不限于目标代码、汇编代码以及机器代码的计算机可执行指令。硬件可以包括但不限于一个或多个处理器/微处理器、电子电路以及其他物理部件。还将理解的是当在本说明书和/或权利要求中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。

在本文中提供了标准化、易于安装且允许其中PV阵列先前已不是选项或高效选项的安装的光伏（PV）层压件、阵列、支撑结构和发电厂。

如在本文中所使用的，也称为太阳能板或太阳能模块的PV层压件是被连接在一起并层压在板中的一组太阳能电池，具有暴露的电引线（+和-）。常见PV层压件配置当前利用标准6英寸太阳能电池，其被以10个一组的6组焊接在一起、组装并被使用工业层合机密封在玻璃与具有2片乙烯-乙烯醇（EVA）膜的Tedlar背衬之间，在接线盒（junction box）中在10个一组的6个组之间具有旁路二极管，从所述接线盒出现两个引线（+和-）。此类典型PV层压件具有200W容量或以上。然而，在这里提供的PV层压件并不狭隘地局限于任何特定配置或电输出，而是可以涵盖本领域中已知的任何配置。

如在本文中使用的，PV阵列是被接合在一起并设置于支撑结构上的多个PV层压件。阵列中的PV层压件通常被电耦合，使得该阵列具有一个电输出。PV阵列可以包括任何数目的层压件，包括2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或更多层压件。

如在上述背景技术小节中所讨论的，当前PV阵列一般是通过在现场向支撑结构上一次一个地安装太阳能板层压件构造的。在安装了许多PV阵列的情况下，诸如在15 MW太阳能发电厂处，安装层压件的劳务成本是显著的。为了解决此问题，在这里提供了PV阵列，其中，层压件中的至少某些已被安装在构架上，使得可以将构架作为一个单元安装到支撑结构上。此系统提供了劳动方面的显著节省，因为不必在现场构造用于每个层压件的构架，并且不必将层压件中的至少某些单独地安装在构架上。因此，在某些实施例中，提供了PV阵列。该PV阵列包括阵列构架和被耦合到该阵列构架的多个电耦合太阳能板层压件。在这些实施例中，每个太阳能板层压件包括多个电耦合太阳能电池、接地装置、绝缘盖和背衬以及电连接器。这些实施例的PV阵列能够作为一个单元安装到支撑结构上以在日光照射在安装的光伏阵列上时产生电。

虽然应理解的是在许多情况下层压件（例如12个层压件）的全部补充物被安装到构架上的PV阵列如此重，使得提升此类阵列将要求重型设备，但通过将构架构造成支撑层压件的全部补充物、同时安装最小数目的层压件（例如两个、三个、四个或五个）、然后将此单元安装到支撑结构上，可以避免此类设备的使用。然后可以将层压件的其余部分安装到构架上，其中该构架在支撑结构上就位。在某些实施例中，针对特定层压件对构架进行标准化，这促进了层压件到构架上的安装。

在替换实施例中，构造在框架上包括两个或更多层压件的子阵列，其中，将多于一个子阵列安装在支撑结构上。

该阵列构架可以由任何适当的材料构成，例如具有足以支撑层压件的强度。例如，阵列构架可以由塑料、木材或金属制成，例如铝或镀锌钢。

层压件和成品阵列的承载强度必须满足预期环境需要，诸如雪加载或来自风压的加载。用于层压件的典型承载要求是每平方英尺约50磅。在各种实施例中，构架阵列也能够耐受每平方英尺至少60磅的风载荷和达到130mph或以上的阵风。通过为每个太阳能板层压件提供限定层压件范围的框架，并且通过例如用将限定相邻层压件范围的框架耦合的连接器在物理上将层压件互连，可以增强构架的强度，并且可以促进层压件到构架上的安装。此框架还可以由任何适当的材料制成，包括金属、木材或塑料。在某些实施例中，框架是挤压铝材。

使特定框架设计与标准化阵列互连匹配可以提供增加的承载强度的度量。在图1中提供了示例性设计。PV阵列10包括十二个层压件12，接线盒14中的电连接器被来自接线盒14的电引线16电耦合。每个层压件12被框架18限定范围。两个垂直（如所示）横构件20被用紧固件26沿着宽框架维度耦合到每个层压件框架18，并且可选地，用紧固件24将水平（如所示）横构件22耦合到垂直横构件20。在某些实施例中，例如用用于紧固件的预钻孔以及预先确定尺寸的横构件和框架，针对特定层压件来对横构件和层压件框架进行标准化，从而允许通过以标准化方式将层压件安装到框架和横构件来进行阵列的快速构造。用于这些阵列的紧固件可以是本领域中已知的任何适当类型，包括螺母和螺栓、螺钉、焊接或夹具。图1中的阵列还包括用于沿着中心长轴I将阵列紧固到支撑结构的预钻孔28。在某些实施例中，横构件和框架还包括视觉引导件或凹口以提供定向提示或配合结构，以保证横构件与框架的适当定向。

这些设计可以与具有任何容量的功率产生的任何类型的太阳能板层压件一起使用，例如在STC（Pm）下至少100W、至少500W或至少1000W。另外，这些设计可用于任何容量的PV阵列，例如能够产生至少500W、至少2kW、至少5kW、至少10kW或至少20kW的PV阵列。

将多个板层压件互连要求层压件的功率产生特性的互连和系统的接地特性的互连。需要系统接地以耗散任何（i）可能随时间推移而发生的来自层压件的杂散电流泄漏（作为自然老化、错误构造的结果或意外损坏）和（ii）穿过系统的任何外部电流（诸如从与电网供应功率系统的任何意外交叉连接或从雷击产生的那些）。在某些实施例中，接地装置是构架横构件。在这些实施例中，用接地导线将横构件连接至地面。在其他实施例中，横构件并不充当接地。如果将绝缘材料用于横构件，则必须将每个单独的板层压件框架单独地电互连至地面。

用于这些阵列的太阳能电池可以由本领域中已知的任何适当材料制成，例如碲化镉、铜铟、硒化物/硫化物或砷化镓或硅，包括晶体硅或非晶硅。

太阳能板层压件可以具有任何配置或使用本领域中已知的任何材料或方法来制造。在某些实施例中，用例如玻璃或塑料的透明材料来覆盖每个太阳能板层压件。太阳能板层压件还可以包含任何数目的太阳能电池，例如，至少10、25、50或100个太阳能电池。在某些实施例中，层压件包括60个太阳能电池（例如10个一行的6行）。此外，PV阵列或子阵列可以包括任何数目的太阳能板层压件，例如至少2、至少4、至少8或至少12个太阳能板层压件。

在某些实施例中，PV阵列被设计成用作掩蔽物。此类PV阵列被配置成使得雨和/或光不能通过至阵列下面的区域。

在各种实施例中，板层压件之间的电互连是通过如在本领域中已知的接线盒上的引线。在其他实施例中，每个太阳能板层压件的电连接器从每个层压件或限定每个层压件范围的框架的边缘突出，使得可以通过将电连接器压在一起来将每个层压件的电连接器用插头插入相邻层压件的电连接器中。在这些实施例中的某些中，连接器被定位成使得通过将层压件压在一起而将电连接器压在一起。此类“即插即用”系统加快了将层压件安装和互连到阵列构架上，特别是在阵列构架和板框架被精确地匹配而仅允许单个可重复间距和放置设计的情况下。

因此，在某些实施例中，每个太阳能板层压件包括限定层压件范围的挤压铝材框架。在这些实施例中，阵列构架包括沿着每个层压件的第一轴在互连的至少两个点处被附着于每个层压件的框架的两个横构件，每个太阳能板层压件能够在STC（Pm）下产生至少200W，太阳能电池由晶体硅或非晶硅制成，每个太阳能板层压件被玻璃覆盖，绝缘盖和背衬包括EVA层压件，每个太阳能板层压件包括至少60个太阳能电池，并且PV阵列包括12个层压件。

还一起提供了用于光伏（PV）阵列的支撑结构。图2提供了示例性实施例的图示。支撑结构30包括基本上垂直的第一支撑构件32和基本上垂直的第二支撑构件32'，其中，第一支撑构件32和第二支撑构件32'中的每一个包括上端34、34'和下端36、36'。每个支撑构件32、32'的下端36、36'被耦合至基底38、38'，其中每个基底被设置于、附着到或掩埋到地面46、地板、活动平台或建筑物元件中。支撑结构30还包括跨越第一垂直支撑构件32和第二垂直支撑构件32'的可旋转底座40，可旋转底座被耦合至位于第一支撑构件32的上端34处的第一轴承42和位于第二支撑构件32'的上端34'处的第二轴承42'。在这些实施例中，可旋转底座40能够通过设置于可旋转底座40上的矩形管或块44耦合至PV阵列或多个太阳能板层压件。在这些实施例的各种方面中，沿着可旋转底座设置了多个矩形管或块44。矩形管或块44可以具有沿着可旋转底座的任何长度。在某些实施例中，矩形管或块44是正方形的。

可以以适合于支撑PV阵列10'的任何方式将矩形管或块44设置于可旋转底座40上。在某些实施例中，矩形管或块44包括比可旋转底座的直径更宽的宽维度，并且在宽维度跨越可旋转底座40的情况下被设置于可旋转底座40上。可以例如使用焊接或螺母和螺栓将矩形管或块44设置于可旋转底座40的顶部上。在其他实施例中，矩形管或块44完全围绕可旋转底座40。可以以任何方式来安装此类矩形管或块44，例如通过在通过围绕可旋转底座圆周的紧固或焊接来将块固定就位之前将块的中心钻穿并插入可旋转底座。矩形管或块44可以覆盖可旋转底座40，或者可旋转底座40和矩形管或块44的顶点可以处于同一水平，在顶部上提供连续平面。在各种实施例中，特别是在所利用的PV阵列是上述PV阵列的情况下，在到PV阵列10的横构件28的每个连接点处设置多个矩形管或块44。在这些实施例中的某些中，在约每2.7英尺处设置横构件28和矩形管或块44。在其他实施例中，将矩形管或块44配对，使得偶数的矩形管或块44沿着可旋转底座40。

可以将支撑结构设置在适合于承载支撑结构和PV阵列的任何表面上或中，包括但不限于屋顶、地板、诸如平板半挂车的活动平台或地面。在支撑结构在地面上的情况下，可以将其设置于地面上或掩埋到地面中。当掩埋到地面中时，必须将基底足够深地掩埋（例如在冻结线以下），具有足够的锚定（例如，在用混凝土填充的洞中），使得具有PV阵列的支撑结构在周围环境条件下是稳定的。如果要将阵列安装在建筑物或其他结构上，则使用法兰或其他适当的载荷分布连接材料，根据用于适当建筑物条件的承载要求和规范将垂直支撑构件连接至结构。在各种实施例中，基底将在每平方英尺60磅风载荷下和达到130mph或以上的阵风下支撑结构。

在某些实施例中，每个支撑构件的基底包括压载物。如在本文中所使用的，压载物是设置于为结构和安装在其上面的PV阵列提供支撑的支撑结构的基底处的重型结构。在图3中图示出具有PV阵列的示例性装有压载物的支撑结构。每个支撑构件32、32'的基底38、38'包括压载物50、50'。在各种实施例中，压载物50、50'未进入地面，或者未进入地面超过10英寸。

具有PV阵列的装有压载物的支撑结构在提供进入地面的基底不切实际或不可能的情况下特别有用，例如在支撑结构位于不可进入表面上的情况下，例如在其中存在不可进入岩床的地面上或在进入垃圾填筑地的粘土帽是不期望或被禁止的被覆盖的垃圾填筑地上。还可以在建筑物或结构安装系统中使用装有压载物的锚定系统，其中，PV阵列位于未被永久地附着于建筑物或结构的装有压载物的支撑体上的该建筑物或结构的顶部上。

还可以将装有压载物的支撑结构安装到诸如平板半挂车的活动平台上。在其中存在电源故障的紧急情况下或针对军事使用，此类移动式太阳能系统对向远程位置提供功率特别有用。在替换实施例中，可以通过在有或没有压载物的情况下将支撑构件中的至少一个栓接或以其他方式固定于平台来将支撑结构安装到活动平台上。在这些实施例中，可以在将PV阵列设置于可旋转底座上之前或之后将支撑结构安装到活动平台上。

压载物优选地足够重且足够宽以提供足够的支撑以在每平方英尺60磅的风载荷和达到130mph或以上的阵风下保持具有PV阵列的支撑结构的其余部分的稳定性。在各种实施例中，为了提供足够的支撑，压载物覆盖大于4平方英尺的面积。

压载物可以由任何重型材料制成，例如包括水泥（例如混凝土）或金属的材料。

在本文中提供的支撑结构可以是掩蔽物的一部分，例如用于遮蔽或保护人或动物免于雨淋或者作为用于车辆的车库。在这些实施例中，雨和/或光不能通过PV阵列，或者将支撑结构与提供该保护的屋顶集成。在各种实施例中，支撑结构还包括用以形成密封结构的墙壁，或者与提供墙壁的建筑物集成。

在支撑结构是掩蔽物的一部分的情况下，PV阵列优选地足够高，使得人或车辆可以容易地在PV阵列下面寻找到掩蔽。同样地，在某些实施例中，每个支撑构件的上端在地面、地板或建筑物元件之上被提高至少6英尺、至少10英尺或至少16英尺。

在本文中提供的支撑结构可以支撑在本领域中已知的任何PV阵列。在某些实施例中，设置在其上面的PV阵列是上述PV阵列中的一个。

可旋转底座40可以具有适合于耦合到轴承且能够支撑耦合到PV阵列或多个太阳能板层压件的（多个）矩形管或块44的任何设计。在某些实施例中，可旋转底座40是基本上圆筒形管，例如镀锌钢管或铝管。可旋转底座可以具有用于设置在其上面的PV阵列的任何适当长度。在某些实施例中，可旋转底座为约25英尺长。

可以使用本领域中已知的任何轴承来在每个垂直支撑构件32、32'上支撑可旋转底座40。特别适当的轴承是轴台轴承（pillow block bearing）42、42'。

还可以由基本上垂直的第三支撑构件来支撑可旋转底座40。在各种实施例中，第三支撑构件包括上端和下端，该下端被耦合至基底且该基底被设置于、附着到或掩埋到地面、地板或建筑物元件中。在这些实施例中，可旋转底座被耦合至位于第三支撑构件的上端处的第三轴承。

在其他实施例中，该支撑结构包括第三垂直支撑构件和跨越第二垂直支撑构件和第三垂直支撑构件的第二可旋转底座，该第二可旋转底座被耦合至第二轴承和第三轴承，该第三轴承位于第三支撑构件的上端处。因此，在这些实施例中，两个可旋转底座和PV阵列被支撑在三个垂直支撑构件上。此外，在可旋转底座之间同样地存在附加垂直支撑构件的共享，使得可以将三个可旋转底座支撑在四个垂直支撑构件上，可以将四个可旋转底座支撑在五个垂直支撑构件等上。

在某些实施例中，支撑结构是固定系统，即PV阵列在日间并不移动以跟踪太阳的日常移动。在这些实施例中，PV阵列与地面水平或者在北半球指向南方或在南半球指向北方。在图4中示出了此类系统，图4示出了来自可旋转底座40的端视图的固定系统。还示出了矩形管或块44。在这些实施例中，PV阵列10'在北半球指向南方且在南半球指向北方（在图4中的左侧）。这些固定系统可以可选地包括以所选倾斜角支撑PV阵列的一个或多个锚定支撑体48。

在某些实施例中，将固定系统以固定的倾斜角永久地锁定在适当位置。在其他实施例中，固定系统能够进行周期性旋转以更紧密地匹配中午天空中的太阳的季节性倾斜角。如果被永久地固定在适当位置，系统可以具有到地面（或系统被连接到的建筑物或结构）的多个附着点。如果周期性地调整，可以将系统定位成使得可以提高或降低水平可旋转底座的一端以适当地使PV阵列倾斜以在北半球向南方或在南半球向北方更直接地面对太阳。

在太阳能收集系统中，相对于固定结构而言，跟踪太阳可以导致落在被跟踪表面上的年辐射的显著增加、因此的效率和总功率产生的增加。因此，在各种实施例中，可以使可旋转底座相对于沿着可旋转底座的第一轴旋转，其中，该轴是基本上水平的轴或与水平线成所选倾斜角。在这些实施例中，第一轴是基本上南北指向的，因此PV阵列可以在整个白天都跟随太阳，即在早晨面向东方且在下午面向西方。

在这些实施例中的某些中，还可以沿着基本上垂直于第一轴的第二轴（双轴系统）调整可旋转底座。可以通过相对于地面、地板或建筑物元件提高或降低第一支撑构件或第二支撑构件中的至少一个的上端以沿着第二水平轴调整可旋转底座来实现此类调整。该调整用来指引PV阵列以相对于北半球中的南部地平线和南半球中的北部地平线在太阳的季节性移动中跟随太阳。该双轴跟踪系统允许PV模块直接面向太阳，无论太阳的日常移动和该移动的路径中的季节性变化如何。然而，用于双轴系统的结构比单轴跟踪太阳能收集结构更加复杂、昂贵且易于损坏。

双轴系统的替换设计是其中将可旋转底座固定在与水平线的所选倾斜角（单轴系统）。单轴跟踪太阳能收集结构表示固定系统与双轴结构之间的合理折中。也就是说，单轴跟踪结构在没有双轴跟踪结构的不期望复杂性和成本的情况下相比于固定结构实现了效率增加的益处。

单轴跟踪结构使PV阵列围绕单个轴移动，并且因此近似于任何时间的太阳实际位置的跟踪。在某些实施例中，驱动机构在整个白天逐渐地使PV阵列旋转，从早晨的面朝东方向至下午的面朝西方向。次日使PV阵列返回至面朝东定向。单轴跟踪结构可以围绕相对于对应于该位置的纬度的地平线而言水平或以一定角度倾斜的轴旋转。倾斜的单轴跟踪结构一般实现相对于水平单轴跟踪结构而言被改善的性能，因为它们将PV模块阵列放置成相对于太阳路径而言平均起来更接近于垂直方向。然而，水平单轴系统的改善性能至少部分地被倾斜单轴跟踪结构与水平系统相比相互之间必须相距的增加距离所抵消，因为来自邻近结构的遮蔽另外可以降低倾斜系统的性能。如果该地点的自然坡度是倾斜的，如在小山上，则可以使此遮蔽问题最小化或减轻。

单轴和双轴系统还一般地包括一个或多个驱动机制，其使支撑结构绕着一个或多个轴连续地或在间歇的基础上旋转，以使PV模块随着太阳在白天期间在空中移动跨过以及随着太阳路径在一年期间在空中移动而朝向太阳瞄准。在本领域中已知许多此类驱动机制。有用驱动装置的示例是被机械耦合至液压臂或齿轮的可逆电动机，其被机械耦合至可旋转底座。

该驱动装置被配置成使设置于可旋转底座上的PV阵列旋转任何所选量，将间距要求和功率产生考虑在内。在某些实施例中，PV阵列可以从由第一支撑构件和第二支撑构件形成的垂直平面在每个旋转方向上旋转至少30度。在其他实施例中，PV阵列可以在每个方向上旋转至少35度；在附加实施例中，PV阵列可以在每个方向上旋转至少60度。

在某些实施例中，支撑结构还包括用于调整在可旋转底座上或在垂直支撑体中的至少一个上的PV阵列的方位（aspect）的装置。此类调整在安装系统时是有用的，以补偿安装系统之后的沉降，或者季节性地改变一个轴或固定系统的倾斜以使阵列更紧密地指向太阳。在这里可以利用用于调整PV阵列的方位的本领域中已知的任何装置。一个示例性装置是接受垫片以提供垂直调整的用于轴承的安装表面。可选地，此安装表面还提供轴承的水平调整。用于调整PV阵列的方位的其他此类装置与垂直支撑体或轴承中的至少一个成一整体。此类装置包括在基底处终止的外套筒以及被附着于已被附着于水平旋转底座的支撑体的轴承末端的内套筒的提供。可以例如使用螺钉、插销或垫片来调整内套筒以修改支撑体的高度。

在本文中提供了PV电力发电厂。该发电厂包括多个任何上述支撑结构和设置于每个支撑结构的可旋转底座上的PV阵列。在发电厂中，所述多个支撑结构的基底被锚定或嵌入其中PV阵列被暴露于日光的区域中。在这些实施例中的某些中，PV阵列是任何上述PV阵列。在各种其他实施例中，如果PV发电厂在北半球，则PV阵列向南方倾斜，或者如果PV发电厂在南半球，则其向北方倾斜。在各种实施例中，PV阵列是活动的，使得其可以在早晨面向东方且在下午面向西方。

在附加实施例中，支撑结构中的至少某些包括用于使可旋转底座绕着水平轴旋转的驱动装置。在这些实施例中的某些中，每个支撑结构都包括驱动装置。在替换实施例中，每个支撑结构的可旋转底座被接合到相邻支撑结构上的可旋转底座，使得啮合第一支撑结构上的驱动装置在第一支撑结构上的可旋转底座上以及在该第一支撑结构上的可旋转底座被接合到的相邻支撑结构上的可旋转底座上施加旋转力。有用驱动装置的示例是被机械耦合至液压臂或齿轮的可逆电动机，其被机械耦合至可旋转底座。

在某些实施例中，每个可旋转底座沿着底座的纵向旋转轴包括第一末端和第二末端，每个支撑结构沿着该每个支撑结构的可旋转底座的纵向旋转轴邻近于另一支撑结构，并且相互最接近的相邻支撑结构的可旋转底座的末端被接合，使得啮合支撑结构中的一个上的驱动装置在沿着底座的纵向旋转轴相邻的被接合可旋转底座上施加旋转力。在可旋转底座被很好地校准使得不需要末段之间的调整的情况下，可以通过固定法兰的使用将水平可旋转底座端对端地耦合。替换地，可以通过使用通过构件和内套筒的插销或螺栓以便以互连的方式将其固定在适当位置来将连接两个端对端水平可旋转底座的内套筒固定在适当位置。在需要或建议小的补偿调整的情况下，可以为刚刚描述的内套筒设计装配万向接头组件，其将把套筒分成可以在万向接头组件的设计规格内在被调整的基础上旋转的两个互连部分。在图5中图示出那些实施例的示例。具有设置在其上面的PV阵列10'的端对端水平可旋转底座40被万向接头54端对端地接合，使得啮合电动机52使两个水平可旋转底座40旋转。

如果沿着纵向旋转轴的可旋转底座沿着纵向旋转轴基本上不在同平面中且沿着纵向旋转轴相互最接近的相邻支撑结构的可旋转底座的末端被用齿轮、链和链轮和/或电缆接合。

在其他实施例中，每个支撑结构邻近于另一支撑结构，使得每个支撑结构的可旋转底座基本上相互平行，并且每个支撑结构的可旋转底座被接合至相邻支撑结构上的平行可旋转底座，使得啮合支撑结构中的一个上的驱动装置在并行接合的可旋转底座上施加旋转力。可以用任何装置来将并行相邻的可旋转底座互连，例如齿轮、链和链轮和/或电缆。替换地，并行可旋转底座被反向缠绕线缆对接合，如在图6中，其中，具有设置在其上面的PV阵列10'的可旋转底座40被反向缠绕线缆对56接合至相邻底座，使得啮合电动机52使全部的三个水平可旋转底座40旋转。反向缠绕线缆对还可以包括调整螺丝扣58以调整线缆上的张力。调整螺丝扣58还提供对阵列10'相对于彼此的定位的微调。

在此提供的PV发电厂可以包括任何数目的支撑结构，包括至少25个、至少100个或至少500个支撑结构。另外，发电厂可以产生任何量的电，例如至少1MW的电。

单轴和双轴支撑结构常常略微不对准，使得PV阵列与朝向太阳的预期方向略有不同地指向。另外，在某些情况下，在一个地点处存在可以在某些或许多板层压件上引入遮蔽的建筑物或其他障碍物。此外，板层压件本身可以在某些定向上向相邻板层压件引入遮蔽，这可以取决于来自太阳的太阳辐射命中板层压件时的一天中或一年中的时间和关联角度。在这里提供了用于通过在移动PV阵列之前和之后测量功率输出并随后将PV阵列调整至其中功率输出最高的位置而使来自PV阵列的功率输出最优化的系统和方法。因此，在某些实施例中，提供了包括安装在支撑结构上的PV阵列的系统，在所述支撑结构上面设置了至少一个太阳能板层压件。在此系统中，所述太阳能板层压件包括多个电耦合太阳能电池、接地装置、绝缘盖和背衬以及电连接器，并且所述支撑结构包括：基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，所述下端被耦合到第一基底；以及用于使PV绕着轴旋转的装置。在这里，所述轴是基本上水平的轴或处于与水平线成所选倾斜角。该系统包括（a）用于优选地在两个方向上在使PV阵列绕着轴少量（例如小于5度（例如1、2、3或4度））旋转之前和之后测量PV阵列的功率输出的装置；（b）用于确定在使PV阵列绕着轴旋转之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大的装置；以及（c）用于使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置的装置。针对这些系统，PV阵列和支撑结构可以是本领域中已知的任何，包括上述那些中的任何。

在某些实施例中，由在功能上被链接至能够使PV阵列绕着轴旋转的驱动机构的计算机芯片集来控制用于确定在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大的装置和用于使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置的装置。可以将计算机芯片集与使PV阵列移动以在白昼时间期间面向太阳的芯片集组合。在某些实施例中，计算机芯片集包括时钟功能、依赖于时钟功能的默认位置功能以及依赖于时钟功能的算法，其中，该算法测试在基底位置处且在使PV阵列从基底位置沿着正向和反向方向绕着轴旋转小于5度之后的PV阵列的功率输出。可以每当可行时运行该算法，例如在白昼时间期间至少每小时一次、在白昼时间期间至少每15分钟或者在早晨一次、在下午一次且在中午的一个小时内一次。在某些实施例中，计算机芯片集存储来自每个运行的结果并使用在先结果来预期用于后续运行的最佳位置。

该系统可以包括任何数目的其他功能，例如光传感器和将指引驱动机构以在光传感器检测到在最小值以下的环境光（例如在晚上或在乌云覆盖下）的情况下使PV阵列旋转至收起位置的算法。该系统还可以包括风传感器（风速计）和指引驱动机构以在风传感器检测到超过阈值的风速的情况下使PV阵列旋转至水平位置的算法。

在某些实施例中，该系统处于所包含的防风雨单元中。在这些实施例中的某些中，该单元被安装在驱动机构附近。图7是本系统的一个非限制性实施例的图示。在本实施例中，控制箱62具有通过到电动机52的导线连接64来控制阵列10'的移动的计算机芯片集。控制箱62和电动机52两者被安装在垂直支撑构件32上。电动机52通过移动机构60被耦合到可旋转底座40。移动机构60可以是在本领域中已知的任何此类机构。控制箱62还被耦合到第一输出导线66，来自阵列10'的电输出被指引通过该第一输出导线66。控制箱62中的计算机芯片集测量来自第一输出导线66的电输出，其从系统出来通过第二输出导线68继续。图7中所示的实施例还包括通过风速计导线72被耦合到控制箱62的风速计70。

还提供了一种使来自光伏（PV）阵列的功率输出最优化的方法，其中，PV阵列被安装在支撑结构上且包括至少一个太阳能板层压件。所述太阳能板层压件包括多个电耦合太阳能电池、接地装置、绝缘盖和背衬、电连接器以及用于测量来自阵列的功率输出的装置，并且所述支撑结构包括：基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，所述下端被耦合到第一基底；以及用于使PV绕着轴旋转的装置。这些实施例中的轴是基本上水平的轴或处于与水平线成所选倾斜角。该方法包括（a）在使PV阵列绕着轴旋转小于5度（例如1、2、3或4度）之前和之后测量PV阵列的功率输出；以及（b）确定在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大；以及（c）使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置。在这些实施例中，PV阵列是任何上述PV阵列。在其他实施例中，所述支撑结构是任何上述支撑结构。在附加实施例中，使用就在上文描述的任何系统来执行该方法。

图8是示出使用图7中所示的系统的这些方法的一个非限制性实施例的步骤的流程图。在本实施例中，首先用风速计来测量风速并将数据发送到控制箱62。控制箱62中的计算机芯片集确定所测量的风速是否在最大阈值以上。如果该风速在阈值以上，则芯片集指引电动机52以使PV阵列10'移动至水平位置以使风的影响最小化。如果风速在阈值以下，则控制箱62中的计算机芯片集测量来自第一输出导线66的阵列10'的输出。控制箱62中的计算机芯片集然后确定输出是否在最小阈值以下，表示其中阵列的电输出使得如在乌云覆盖或下雾期间可能发生的那样正在产生仅微量的电的水平。如果该输出在最小值以下，则阵列移动至存储位置。如果输出在最小阈值以上，则控制箱62中的计算机芯片集使PV阵列在一个方向上少量地（例如2°）移动至第一移动位置，并且测量电输出，然后使PV阵列在相反的方向上从原始位置少量地（例如2°）移动（即，从第一移动位置起4°），并测量在该第二移动位置上的电输出。计算机芯片集然后确定三个位置（原始位置、第一移动位置或第二移动位置）中的哪一个具有最高输出，然后指引电动机52使阵列移动至该位置。在某些实施例中，记录并在未来初始阵列位置的确定中利用最佳设置，即具有最高电输出的位置。

可以将用于执行所公开实施例的计算机程序指令存储在计算机可读介质中，其能够指引计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生实现在流程图中指定的功能/动作的指令装置。还可以将计算机程序指令加载到数据处理设备上以促使在数据处理系统上执行一系列操作步骤以产生计算机实现过程，使得在数据处理系统上执行的指令提供用于实现在流程图和/或方框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。

涉及计算机软件和硬件（包括芯片集）的实施例一般执行实现方法实施例的算法。算法在这里且一般地被构思成导致期望结果的自相一致的步骤序列。该步骤是要求物理量的物理操作的那些。通常，虽然不是必需的，这些量采取能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式操作的电或磁信号的形式。已经证明有时主要出于公共用途的原因将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、号码等是方便的。然而，应记住的是所有这些和类似术语将与适当的物理量相关联且仅仅是施加于这些量的方便标签。除非另外具体地说明，将认识到的是遍及本公开，诸如“确定”、“指引”等术语的使用指的是计算机系统或类似电子计算设备的动作和过程，其对表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理（电子）量的数据进行操作并变换成同样地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示器件内的物理量的其他数据。

可以借助于计算机实现过程或方法（也称为程序或例程）来实现各种实施例，其可以用任何计算机语言来实施，在没有限制的情况下所述计算机语言包括C#、C/C++、Fortran、COBOL、PASCAL、汇编语言、标记语言（例如HTML、SGML、XML、VoXML）等，以及诸如公共对象请求代理体系结构（CORBA）、Java™等的面向对象环境。然而，一般地，在本文中使用的所有上述术语意图涵盖按序列执行以实现给定目的的任何逻辑步骤系列。

可以用用以执行本文中所述的操作的设备来实现实施例。此设备可以出于所要求的目的被特殊地构造，或者可以包括被存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重配置的通用计算机。可以将此类计算机程序存储在计算机可读存储介质中，诸如但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、EPROM、EEPROM、磁或光卡或适合于存储电子指令且每个被耦合至计算机系统总线的任何类型的介质。

本领域的普通技术人员将立即认识到的是可以用除上述那些之外的计算机系统配置来实施本公开的讲授内容，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子装置、DSP器件、网络PC、小型计算机、主机计算机等，以及在其中由被通过通信网络链接的远程处理设备来执行任务的分布式计算环境中。

根据在本文中公开的本发明的说明书或实施的考虑，在本文中的权利要求范围内的其他实施例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。意图在于应仅将说明书视为示例性的，由权利要求来指示本发明的范围和精神。

参考文献

美国专利号3,977,773.

美国专利号4,000,734.

美国专利号4,103,672.

美国专利号4,108,154.

美国专利号4,138,994.

美国专利号4,245,895.

美国专利号4,159,710.

美国专利号4,173,213.

美国专利号4,184,482.

美国专利号4,187,123.

美国专利号4,316,448.

美国专利号4,771,764.

美国专利号4,832,001.

美国专利号4,966,631.

美国专利号4,995,377.

美国专利号5,022,929.

美国专利号5,143,556.

美国专利号5,228,924.

美国专利号5,253,637.

美国专利号5,325,844.

美国专利号5,542,409.

美国专利号6,058,930.

美国专利号6,089,224.

美国专利号6,294,725.

美国专利号6,552,257.

美国专利号6,559,371.

美国专利号6,563,040.

美国专利号6,722,357.

美国专利号6,960,717.

美国专利号7,252,083.

美国专利号7,357,132.

美国专利号7,513,250.

美国专利号7,531,741.

美国专利号7,554,030.

美国专利号7,557,292.

美国专利号7,574,842.

美国专利号7,622,666.

美国专利号7,647,924.

美国外观设计专利号586,737

美国外观设计专利号595,645

美国外观设计专利号605,585

美国外观设计专利号610,536

日本专利号58118021。

鉴于上述内容，将看到的是实现了本发明的多个优点并获得其他优点。

由于在不脱离本发明的范围的情况下可以在上述方法和组合物中实现各种修改，所以意图在于应以说明性而非限制性意义来解释包含在以上描述中且在附图中示出的所有主题。

在本说明书中引用的所有参考文献被通过引用结合到本文中。本文中的参考文献的讨论仅仅意图概述由作者进行的推断且不作出任何参考文献组成现有技术的许可。本申请人保留对所引用参考文献的准确度和相关性提出异议的权利。

Claims (124)

1.一种光伏（PV）阵列，包括：

阵列构架；以及

多个电耦合太阳能板层压件，其被耦合至所述阵列构架，每个太阳能板层压件包括：

多个电耦合太阳能电池；

接地装置；

绝缘盖和背衬；以及

电连接器，

其中，所述PV阵列能够作为单元安装到支撑结构上以在日光照射在所安装的光伏阵列上时产生电。

2.权利要求1的PV阵列，其中，所述阵列构架是金属。

3.权利要求1的PV阵列，其中，每个太阳能板层压件还包括限定所述层压件范围的框架，该框架包括第一轴和第二轴。

4.权利要求3的PV阵列，其中，所述框架向所述太阳能板层压件给予至少每平方英尺50磅的设计强度。

5.权利要求3的PV阵列，其中，所述框架是挤压铝材。

6.权利要求3的PV阵列，其中，所述阵列构架包括多个横构件，其中，每个横构件被接合至多个层压件的框架。

7.权利要求6的PV阵列，其中，所述横构件被预制成与所述太阳能板层压件的框架匹配，使得所述层压件在一个预先设计、可重复定向上被耦合至所述横构件，其中在太阳能板层压件之间具有预先设计的可重复间距。

8.权利要求7的PV阵列，其中，所述横构件在所述横构件和所述太阳能板层压件的框架中预制有预钻孔，使得通过使所述预钻孔对准并用紧固件将所述横构件与框架接合来将所述层压件耦合。

9.权利要求8的PV阵列，其中，所述紧固件是夹具、焊接、螺钉或螺栓。

10.权利要求6的PV阵列，其中，所述横构件和框架还包括视觉引导件或凹口以提供定向提示或配合结构，以便保证横构件与框架的适当定向。

11.权利要求6的PV阵列，包括沿着每个层压件的第一轴在互连的不少于两个点处被耦合至每个层压件的框架的两个横构件。

12.权利要求1的PV阵列，其中，所述阵列的设计强度能够耐受至少每平方英尺60磅的风载荷和达到130mph的阵风。

13.权利要求1的PV阵列，其中，所述阵列的设计强度能够耐受至少每平方英尺60磅的静载荷。

14.权利要求1的PV阵列，其中，每个太阳能板层压件在STC（Pm）下能够产生至少100W。

15.权利要求1的PV阵列，其中，所述PV阵列能够产生至少500W。

16.权利要求1的PV阵列，其中，所述PV阵列能够产生至少20kW。

17.权利要求6的PV阵列，其中，所述横构件中的至少一些是导电的。

18.权利要求6的PV阵列，其中，至少一个接地装置是横构件。

19.权利要求6的PV阵列，其中，所述接地装置不是横构件。

20.权利要求1的PV阵列，其中，所述太阳能电池由碲化镉、铜铟、硒化物/硫化物或砷化镓制成。

21.权利要求1的PV阵列，其中，所述太阳能电池由硅制成。

22.权利要求22的PV阵列，其中，所述硅是晶体硅或非晶硅。

23.权利要求1的PV阵列，其中，每个太阳能板层压件被透明材料覆盖。

24.权利要求23的PV阵列，其中，所述透明材料是玻璃。

25.权利要求1的PV阵列，其中，每个太阳能板层压件包括至少10个太阳能电池。

26.权利要求1的PV阵列，包括至少2个太阳能板层压件。

27.权利要求1的PV阵列，其中，雨不能通过所述PV阵列。

28.权利要求1的PV阵列，其中，光不能通过所述PV阵列。

29.权利要求1的PV阵列，其中，所述太阳能板层压件通过层压件上的或接近于所述层压件的表面上的电连接器被电耦合，其中，所述电连接器是来自接线盒的引线。

30.权利要求1的PV阵列，其中，每个太阳能板层压件的电连接器从每个层压件或限定每个层压件范围的框架的边缘突出，使得能够通过将电连接器压在一起来将每个层压件的电连接器用插头插入相邻层压件的电连接器中。

31.权利要求30的PV阵列，其中，通过将层压件压在一起来耦合电连接器。

32.一种太阳能板层压件，包括：

多个电耦合太阳能电池；

接地装置；

绝缘盖和背衬；以及

电连接器，

其中，能够通过设置于层压件或限定层压件范围的框架上、中或与其邻近的电连接器将太阳能板层压件电耦合至相邻层压件，使得能够通过将电连接器压在一起或将它们相互紧密接近地安装来将层压件的电连接器耦合至相邻层压件的电连接器。

33.一种用于光伏（PV）阵列的支撑结构，该支撑结构包括：

基本上垂直的第一支撑构件和基本上垂直的第二支撑构件，其中，所述第一支撑构件和第二支撑构件中的每一个都包括上端和下端，该下端被耦合到基底且该基底被设置在地面、地板或建筑物元件上；附着于地面、地板或建筑物元件；或掩埋于地面、地板或建筑物元件中；以及

可旋转底座，其跨越所述第一垂直支撑构件和第二垂直支撑构件，所述可旋转底座被耦合至位于第一支撑构件的上端处的第一轴承和位于第二支撑构件的上端处的第二轴承，

其中，所述可旋转底座能够耦合到PV阵列或多个太阳能板层压件，以及

其中，所述PV阵列或多个太阳能板层压件通过设置在所述可旋转底座上的矩形管或块被耦合至所述可旋转底座。

34.权利要求33的支撑结构，还包括设置在可旋转底座上的PV阵列。

35.权利要求33的支撑结构，其中，所述矩形管或块包括比所述可旋转底座的直径更宽的宽维度，并且在该宽维度跨越所述可旋转底座的情况下被设置于所述可旋转底座上。

36.权利要求34的支撑结构，其中，所述支撑结构被设置于地面上或掩埋到地面中。

37.权利要求36的支撑结构，其中，每个支撑构件的基底包括压载物，其具有足够的重量和直径以在每平方英尺60磅的风载荷和达到130mph的阵风下在所述支撑结构上承载PV阵列。

38.权利要求37的支撑结构，其中，所述压载物未进入地面。

39.权利要求37的支撑结构，其中，所述压载物未进入地面多于10英寸。

40.权利要求1的PV阵列，包括至少12个太阳能板层压件。

41.权利要求38的支撑结构，其中，所述压载物覆盖大于4平方英尺的面积。

42.权利要求36的支撑结构，其中，所述压载物包括水泥或混凝土。

43.权利要求34的支撑结构，其中，雨不能通过所述PV阵列。

44.权利要求43的支撑结构，还包括墙壁以形成封闭结构。

45.权利要求34的支撑结构，其中，光不能通过所述PV阵列。

46.权利要求43的支撑结构，其中，每个支撑构件的上端被提高为地面、地板或建筑物元件之上至少6英尺。

47.权利要求43的支撑结构，其中，每个支撑构件的上端被提高为地面、地板或建筑物元件之上至少10英尺。

48.权利要求43的支撑结构，其中，每个支撑构件的上端被提高为地面、地板或建筑物元件之上至少16英尺。

49.权利要求34的支撑结构，其中，所述PV阵列是权利要求1－32中的任一项的PV阵列。

50.权利要求33的支撑结构，其中，所述可旋转底座是基本上圆筒形管。

51.权利要求50的支撑结构，其中，所述可旋转底座是镀锌管或铝管。

52.权利要求33的支撑结构，其中，所述可旋转底座为约25英尺长。

53.权利要求33的支撑结构，能够在至少每平方英尺60磅的风载荷和达到130mph的阵风下支撑PV阵列。

54.权利要求33的支撑结构，还包括：

基本上垂直的第三支撑构件，该第三支撑构件包括上端和下端，该下端被耦合至基底且该基底被设置在地面、地板或建筑物元件上；附着到地面、地板或建筑物元件或掩埋到地面、地板或建筑物元件中；以及

可旋转底座，其被耦合到位于所述第三支撑构件的上端处的第三轴承。

55.权利要求33的支撑结构，还包括：

基本上垂直的第三支撑构件，该第三支撑构件包括上端和下端，该下端被耦合到基底；

第二可旋转底座，其跨越所述第二垂直支撑构件和第三垂直支撑构件，所述第二可旋转底座被耦合到第二轴承和第三轴承，该第三轴承位于所述第三支撑构件的上端处。

56.权利要求50的支撑结构，其中，每个轴承是轴台轴承。

57.权利要求33的支撑结构，其中，能够使所述可旋转底座相对于沿着所述可旋转底座的第一轴旋转，其中，该轴是基本上水平的轴或处于与水平线成所选倾斜角。

58.权利要求50的支撑结构，其中，能够沿着基本上垂直于第一轴的第二轴调整所述可旋转底座。

59.权利要求58的支撑结构，其中，能够相对于地面、地板或建筑物元件抬高或降低第一支撑构件和第二支撑构件中的至少一个的上端以沿着第二水平轴调整所述可旋转底座。

60.权利要求57的支撑结构，其中，所述可旋转底座被固定在与水平线成所选倾斜角处。

61.权利要求57的支撑结构，还包括设置于所述可旋转底座上且被附着于轴承的PV阵列。

62.权利要求34的支撑结构，还包括用于使所述可旋转底座绕着第一轴旋转的驱动装置，其中，所述第一轴是基本上水平的或者与水平线成所选倾斜角。

63.权利要求62的支撑结构，其中，所述第一轴是基本上水平的。

64.权利要求62的支撑结构，其中，所述驱动装置使设置于所述可旋转底座上的PV阵列从由第一支撑构件和第二支撑构件形成的垂直平面沿着每个旋转方向旋转至少30度。

65.权利要求61的支撑结构，其中，所述驱动装置包括被耦合到可旋转底座的液压臂或齿轮。

66.权利要求65的支撑结构，其中，所述液压臂或齿轮被机械耦合至电动机。

67.权利要求33的支撑结构，其中，

所述可旋转底座是约25英尺长的挤压铝材或镀锌钢圆管；

其中，所述可旋转底座包括能够在其上安装PV阵列的平面，

该支撑结构还包括设置于所述可旋转底座的平面上的PV阵列。

68.权利要求67的支撑结构，还包括驱动装置，其包括被机械耦合至液压臂或齿轮的可逆电动机，所述液压臂或齿轮被机械耦合至所述可旋转底座，其中，所述驱动装置能够使PV阵列在每个方向上从水平旋转至少30度。

69.权利要求33的支撑结构，还包括用于调整在所述可旋转底座上或在垂直支撑体中的至少一个上的PV阵列的方位的装置。

70.权利要求69的支撑结构，其中，用于调整PV阵列的方位的装置是用于轴承的安装表面，其接受垫片以提供垂直调整并提供用于水平调整的水平移动。

71.权利要求69的支撑结构，其中，用于调整PV阵列的方位的装置与垂直支撑体或轴承中的至少一个成一整体。

72.权利要求60的支撑结构，其中，所述基底被锚定或掩埋在其中所述PV阵列被暴露于日光的区域中，使得使所述可旋转底座旋转以将PV阵列移动至面向基本上东西方向。

73.权利要求33的支撑结构，其中，

所述轴承是轴台轴承；

所述可旋转底座是约25英尺长的铝或镀锌圆管；以及

所述支撑结构还包括：

驱动装置，其用于使所述可旋转底座绕着第一基本上水平的轴或与水平线成所选倾斜角旋转，

所述驱动装置包括被耦合至可旋转底座的液压臂或齿轮，该液压臂或齿轮被机械耦合至电动机，

其中，所述驱动装置能够使所述可旋转底座在每个方向上从水平旋转至少30度。

74.一种用于光伏（PV）阵列的支撑结构，该支撑结构包括：

基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，所述下端被耦合至第一基底，

其中，所述支撑构件的基底包括第一压载物。

75.权利要求74的支撑结构，其中，所述第一压载物具有足够的重量和尺寸以在每平方英尺60磅的风载荷和达到130mph的阵风下在支撑结构上承载并保持PV阵列。

76.权利要求74的支撑结构，其中，所述压载物覆盖大于4平方英尺的面积。

77.权利要求74的支撑结构，其中，所述压载物包括水泥。

78.权利要求74的支撑结构，其中，所述支撑结构被设置于地面上且所述基底未进入地面。

79.权利要求74的支撑结构，其中，所述支撑结构被设置于地面上且所述基底未进入地面多于10英寸。

80.权利要求74的支撑结构，还包括：

第二支撑构件，其包括第二上端和第二下端，所述第二下端被耦合到第二基底，

可旋转底座，其跨越第一垂直支撑构件和第二垂直支撑构件，该可旋转底座被耦合至位于第一支撑构件的上端处的第一轴承和位于第二支撑构件的上端处的第二轴承，

其中，所述可旋转底座能够耦合到PV阵列或多个太阳能板层压件，以及

其中，所述第二支撑构件的基底包括第二压载物。

81.权利要求80的支撑构件，其中，所述第一压载物和第二压载物一起具有足够的重量和尺寸以在每平方英尺60磅的风载荷和达到130mph的阵风下在支撑结构上承载并保持PV阵列。

82.权利要求80的支撑结构，还包括第三支撑构件，其包括第三上端和第三下端，所述第三下端被耦合到第三基底，

其中，所述可旋转底座被耦合到位于第三支撑构件的上端处的第三轴承，

其中，所述第三支撑构件的基底包括第三压载物。

83.一种光伏（PV）电力发电厂，包括：

多个权利要求33－82中的任一项的支撑结构；以及

PV阵列，其被设置于每个支撑结构的可旋转底座上，

其中，所述多个支撑结构的基底被锚定、以压载物稳定或掩埋到其中PV阵列被暴露于日光的区域中。

84.权利要求83的PV发电厂，其中，所述PV阵列是权利要求1－31中的任一项的PV阵列。

85.权利要求83的PV发电厂，其中，如果所述PV发电厂在北半球，则PV阵列向南方倾斜，或者如果所述PV发电厂在南半球，则PV阵列向北方倾斜。

86.权利要求83的PV发电厂，其中，所述PV阵列是活动的，使得其能够在早晨面向东方且在下午面向西方。

87.权利要求83的PV发电厂，其中，每个支撑结构的第一支撑构件和第二支撑构件中的至少一个包括用于相对于地面、地板或建筑物元件抬高或降低所述支撑构件的上端以在南北方向上调整PV阵列的方位的机构。

88.权利要求83的PV发电厂，其中，所述PV阵列被在南北方向上固定在基本上水平的位置上且是可旋转的，使得其能够在早晨面向东方且在下午面向西方。

89.权利要求83的PV发电厂，其中，所述支撑结构中的至少一些包括用于使可旋转底座绕着水平轴旋转的驱动装置。

90.权利要求89的PV发电厂，其中，每个支撑结构的可旋转底座被接合到相邻支撑结构上的可旋转底座，使得啮合第一支撑结构上的驱动装置在第一支撑结构上的可旋转底座上以及在第一支撑结构上的可旋转底座被接合到的相邻支撑结构上的可旋转底座上施加旋转力。

91.权利要求90的PV发电厂，其中，

每个可旋转底座包括沿着底座的纵向旋转轴的第一末端和第二末端，

每个支撑结构沿着每个支撑结构的可旋转底座的纵向旋转轴邻近于另一支撑结构，以及

相互最接近的相邻支撑结构的可旋转底座的末端被接合，使得啮合支撑结构中的一个上的驱动装置在沿着底座的纵向旋转轴相邻的接合的可旋转底座上施加旋转力。

92.权利要求91的PV发电厂，其中，沿着纵向旋转轴的可旋转底座沿着纵向旋转轴在基本上同一平面中，并且沿着纵向旋转轴相互最接近的相邻支撑结构的可旋转底座的末端被万向接头接合。

93.权利要求91的PV发电厂，其中，沿着纵向旋转轴的可旋转底座沿着纵向旋转轴不在基本上同一平面中，并且沿着纵向旋转轴相互最接近的相邻支撑结构的可旋转底座的末端被用齿轮、链和链轮和/或电缆接合。

94.权利要求90的PV发电厂，其中，

每个支撑结构邻近于另一支撑结构，使得每个支撑结构的可旋转底座基本上相互平行，以及

每个支撑结构的可旋转底座被接合至相邻支撑结构上的平行可旋转底座，使得啮合支撑结构中的一个上的驱动装置在平行接合的可旋转底座上施加旋转力。

95.权利要求94的PV发电厂，其中，所述平行可旋转底座被反向缠绕的线缆对接合。

96.权利要求95的PV发电厂，其中，所述反向缠绕线缆对还包括调整螺丝扣。

97.一种光伏（PV）电力发电厂，包括：

多个权利要求62的支撑结构，其中，

所述多个支撑结构的基底被锚定在或掩埋到其中PV阵列被暴露于日光的区域中；以及

所述PV阵列在南北方向上被固定于基本上水平位置上且是可活动的，使得其可以在早晨面向东方且在下午面向西方。

98.权利要求97的PV发电厂，其中，

（a）每个可旋转底座包括沿着底座的纵向旋转轴的两个末端，

每个支撑结构沿着每个支撑结构的可旋转底座的纵向旋转轴邻近于另一支撑结构，以及

相互最接近的相邻支撑结构的可旋转底座的末端被接合，使得使支撑结构中的一个的可旋转底座旋转在沿着底座的纵向旋转轴相邻的接合的可旋转底座上施加旋转力；以及

（b）每个支撑结构邻近于另一支撑结构，使得每个支撑结构的可旋转底座相互平行，以及

每个支撑结构的可旋转底座被接合到相邻支撑结构上的平行可旋转底座，使得使支撑结构中的一个上的可旋转底座旋转在平行接合的可旋转底座上施加旋转力。

99.权利要求98的PV发电厂，其中，

沿着纵向旋转轴相互最接近的相邻支撑结构的可旋转底座的末端在沿着纵向旋转轴的相邻支撑结构沿着纵向旋转轴在基本上同一平面中的情况下被万向接头接合，或者在沿着纵向旋转轴的相邻支撑结构沿着纵向旋转轴不在基本上同一平面中的情况下用齿轮、链和链轮和/或电缆接合；以及

所述平行可旋转底座被反向缠绕的线缆对接合。

100.权利要求99的PV发电厂，其中，所述线缆对还包括调整螺丝扣。

101.权利要求97的PV发电厂，还包括至少一个驱动装置，其使可旋转底座绕着水平轴旋转以使得所有PV阵列在早晨面向东方且在下午面向西方。

102.权利要求97的PV发电厂，包括至少25个支撑结构。

103.权利要求97的PV发电厂，能够产生至少1MW的电。

104.一种用于使来自光伏（PV）阵列的功率输出最优化的系统，所述PV阵列被安装在支撑结构上并包括至少一个太阳能板层压件，

该太阳能板层压件包括：

多个电耦合太阳能电池；

接地装置；

绝缘盖和背衬；以及

电连接器，

并且所述支撑结构包括：

基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，该下端被耦合至第一基底；以及

用于使PV绕着轴旋转的装置，其中，所述轴是基本上水平的轴或处于与水平线成所选倾斜角，

该系统包括：

用于在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前和之后测量PV阵列的功率输出的装置；

用于确定在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大的装置；以及

用于使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置的装置。

105.权利要求104的系统，其中，所述PV阵列是权利要求1－31中的任一项的PV阵列。

106.权利要求104的系统，其中，所述支撑结构是权利要求33－82中的任一项的支撑结构。

107.权利要求104的系统，其中，由在功能上被链接至能够使PV阵列绕着轴旋转的驱动机构的计算机芯片集来控制用于确定在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大的装置和用于使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置的装置。

108.权利要求107的系统，其中，所述计算机芯片集包括时钟功能、依赖于时钟功能的默认位置功能以及依赖于时钟功能的算法，其中，该算法测试在基底位置处且在使PV阵列从基底位置沿着正向和反向方向绕着轴旋转小于5度之后的PV阵列的功率输出。

109.权利要求107的系统，其中，所述计算机芯片集存储来自每次运行的结果并使用所述结果来预期用于后续运行的最佳位置。

110.权利要求107的系统，其中，所述算法在白昼时间期间每小时运行至少一次。

111.权利要求107的系统，其中，所述算法在白昼时间期间至少每15分钟运行。

112.权利要求107的系统，其中，所述算法至少在早晨运行一次、下午运行一次且在中午的一小时内运行一次。

113.权利要求107的系统，还包括光传感器和指引驱动机构在光传感器检测到在最小值以下的环境光的情况下使PV阵列旋转至收起位置的算法。

114.权利要求107的系统，还包括风传感器和指引驱动机构在风传感器检测到超过阈值的风速的情况下使PV阵列旋转至水平位置的算法。

115.一种使来自光伏（PV）阵列的功率输出最优化的方法，所述PV阵列被安装在支撑结构上并包括至少一个太阳能板层压件，

该太阳能板层压件包括：

多个电耦合太阳能电池；

接地装置；

绝缘盖和背衬；

电连接器；以及

用于测量来自阵列的功率输出的装置，

并且所述支撑结构包括：

基本上垂直的第一支撑构件，其包括第一上端和第一下端，该下端被耦合至第一基底；以及

用于使PV绕着轴旋转的装置，其中，所述轴是基本上水平的轴或处于与水平线成所选倾斜角，

所述方法包括：

在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前和之后测量PV阵列的功率输出；

确定在使PV阵列绕着轴旋转小于5度之前或之后的PV阵列的功率输出是否更大；以及

使PV阵列旋转至其中功率输出更大的位置。

116.权利要求115的方法，其中，所述PV阵列是权利要求1－31中的任一项的PV阵列。

117.权利要求115的方法，其中，所述支撑结构是权利要求33－82中的任一项的支撑结构。

118.权利要求117的方法，其中，使用权利要求104－114中的任一项的系统来执行所述方法。

119.权利要求118的方法，其中，所述计算机芯片集存储来自每次运行的结果并使用所述结果来预期用于后续运行的最佳位置。

120.权利要求33的支撑结构，安装在活动平台上。

121.权利要求120的支撑结构，还包括设置在可旋转底座上的PV阵列。

122.权利要求120的支撑结构，其中，每个支撑构件的基底包括压载物，其具有足够的重量和直径以在每平方英尺60磅的风载荷和达到130mph的阵风下在支撑结构上承载PV阵列。

123.权利要求120的支撑结构，其中，所述支撑构件中的至少一个被固定至所述平台。

124.一种用于向远程位置提供太阳能电力的方法，该方法包括将权利要求34的支撑结构安装于活动平台并将该活动平台运输至远程位置。

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