CN103973211A - 光伏板倾角可调式太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏板倾角可调式太阳能发电装置，包括光伏板以及其支撑物，还包括一伸缩支杆。所述伸缩支杆包括一第一部件和一第二部件，所述第一部件与所述第二部件可伸缩式设置连接，通过伸缩调整所述伸缩支杆的长度。通过调整所述伸缩支杆的有效支撑长度可以改变所述光伏板与水平面之间的夹角，并利用销孔销钉配合等方式固定，对所述光伏板形成不同角度的支撑。本发明装置能够广泛应用于不同纬度利用太阳能发电的场合。每年不同时期将所述光伏板与水平面之间的夹角调整到当时、当地最合适的倾角，以极低的成本和极简单的操作提高光伏板的发电效能。

Description

光伏板倾角可调式太阳能发电装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏发电装置，尤其是涉及一种光伏板南北倾角可调式太阳能光伏发电装置。

背景技术

太阳能光伏板安装后，其材料、当地的纬度、光照情况、季节和气候变化等均不能人为改变。在上述因素不变时，阳光对光伏板的入射角度就成为可调的因素之一，对发电量可以产生较大影响。

一般，若能使光伏板和阳光入射方向垂直，在同等光照强度下，就能更好地发挥其发电效能。目前已有很多种实现光伏板跟踪太阳移动方向的现有技术。其中，有通过光线变化等感知太阳位置的，也有通过计算确定太阳位置的；跟踪方式有单轴、多轴等；驱动方式有有电源、无电源等。

目前已有的光伏发电系统中，多数仍采用固定式的，只有少数采用跟踪式的。原因是跟踪系统往往较为复杂，保养维修较为困难，或者消耗不少电力或人力成本，使得成本高于所得到的经济效益，所以宁肯放弃使用。

南北倾角固定式太阳能装置终年将光伏板与水平面之间的夹角固定在当地的年最佳倾角。这样，每年春分日和秋分日正午时阳光对光伏板形成垂直照射，但当太阳赤纬逐渐远离春分点和秋分点时，照射角度则逐渐偏离，夏至日和冬至日偏离最大时达23.5度，发电效能会大大降低。

有鉴于此，本发明发明人积极开发研究，仅从调节光伏板南北方向的角度，得出本发明的单轴调节系统，用来改进南北倾角固定式光伏发电装置无法调节光伏板南北倾角和跟踪太阳方向的光伏发电系统过于复杂等问题。其特点是，增加的原材料和人力成本大大低于改进带来的经济效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种倾角可调式太阳能装置，用来改进南北倾角固定式光伏发电装置无法调节光伏板南北倾角，并解决现有技术中调整倾角的装置成本过高、维护复杂的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种倾角可调式太阳能装置，包括光伏板以及其支撑物，所述光伏板与所述支撑物连接，所述装置还包括一伸缩支杆，所述伸缩支杆包括一第一部件和一第二部件。所述第一部件与所述第二部件可伸缩式设置连接，所述可伸缩式设置连接采用销孔销钉配合固定，或利用所述伸缩支杆的收缩极限抵持等其他方式固定，所述伸缩支杆分别与所述光伏板和所述支撑物连接，对所述光伏板形成不同角度的支撑。每年不同时期将所述光伏板与水平面之间的夹角调整到当时、当地最合适的倾角，通过调整所述伸缩支杆，所述光伏板与水平面之间的夹角在使用地年最佳倾角减去23.5度与年最佳倾角加23.5度之间可调。

作为一种优选方式，所述销孔销钉设置为至少1套。

作为一种优选方式，第一部件与第二部件设置有可伸缩部，所述第一部件可伸缩部与第二部件可伸缩部紧密配合设置。

作为一种优选方式，所述销孔销钉带有相配合的螺纹或不带螺纹。

作为一种优选方式，所述第一部件和所述第二部件的横剖面为圆形、方形或其他几何形状结构。

作为一种优选方式，所述光伏板与所述支撑物轴接，或使用柔性材料连接；所述伸缩支杆的所述第一部件的一端与所述光伏板或与所述支撑物轴接，或使用柔性材料连接；所述伸缩支杆的所述第二部件的适当部位与所述支撑物或所述光伏板轴接，或使用柔性材料连接，以使支撑角度可变。

作为一种优选方式，所述支撑物可以是固定式的，也可以是水平方位角可调式的。

由于采用了上述技术方案，使得所述太阳能装置在使用时，可以通过调整满足每年不同时期最合适倾斜角的要求，在不增加较多成本的前提下显著提高所述光伏板的发电量。

附图说明

图1为本发明太阳能装置伸缩支杆的一种实施方式示意图。

图2为本发明太阳能装置的一种实施方式示意图。

图3为本发明太阳能装置的又一种实施方式示意图。

图4为本发明太阳能装置的又一种实施方式示意图。

图5为本发明太阳能装置的又一种实施方式示意图。

图6为本发明太阳能装置的又一种实施方式示意图。

具体实施方式

请参阅附图所示的本发明太阳能装置的较佳实施例，此等实施例仅供说明之用，在专利申请上并不受此结构的限制。

图1为本发明伸缩支杆1的结构示意图。所述伸缩支杆1包括一第一部件2和一第二部件3；第一部件2的可伸缩部与第二部件3可伸缩部紧密配合设置连接；所述可伸缩式设置连接采用销孔和销钉5配合固定或利用所述伸缩支杆的收缩极限抵持等其他方式固定；第一部件2的一端与光伏板7或支撑物8轴接，或使用柔性材料连接，第二部件3的适当部位与支撑物8或光伏板7轴接，或使用柔性材料连接，对光伏板7形成支撑。本发明的一个重要特征是，所述可伸缩式支杆1的所述第一部件2与所述第二部件3进行相对伸缩运动，每年不同时期将所述光伏板与水平面之间的夹角调整到当时、当地最合适的倾角。通过调整所述伸缩支杆，所述光伏板与水平面之间的夹角在使用地年最佳倾角减去23.5度与年最佳倾角加23.5度之间变化可调。

上述伸缩支杆1的所述第一部件2和所述第二部件3的横剖面为圆形、方形或其他几何形状结构；所述销孔和销钉5为有螺纹或无螺纹配合的方式。在图1中示出了3个销孔，在具体实施例中可以根据需要选择销孔的数量。所述伸缩支杆调整的各个不同长度可以均采用销孔销钉配合固定，也可以利用第一部件2和第二部件3可伸缩部的收缩极限抵持固定最短的调整长度，从而节省一套销孔。

图2至图6为本发明太阳能装置实施方式的几种示例。在这些示例中，支撑物可为固定式的，使光伏板7正面安装的方向在北半球为向正南（即方位角为180）、在南半球为向正北（即方位角为零度），也可为方位角可调式的（即水平方向可旋转的）。本发明讨论的仅为对光伏板南北倾斜角的调节。

图2至图6的实施方式中，支撑物选用，或者伸缩支杆1的安装位置各不相同，但其原理和连接关系相同，在满足需要的情形下，可选择各种不同方式。

如图2所示，与图3至图6中支撑物的区别在于：在图2中，支撑物并未示出，支撑物可以直接为地面或其他水平设置的支持物，支撑方式为上支撑，即伸缩支杆1与光伏板7的连接点高于光伏板7与支撑物的连接点；而图3至图6中，支撑物8为立柱或墙壁等物体的垂直面，支撑方式为下支撑，即伸缩支杆1与光伏板7的连接点低于光伏板7与支撑物8的连接点。

上述各实施例中，光伏板7与支撑物的连接，以及伸缩支杆1分别与对应物的连接为轴接，或使用柔性材料连接，以在保证连接强度的情况下，可以相应地调整连接角度。

作为替换方式，所述支撑物8为固定式或水平方位角可调式。

在通过调整所述可伸缩支杆1而确定光伏板7与水平面之间的夹角时，与当地的年最佳倾角有关。各地的年最佳倾角一般以当地纬度加通过计算和经验数据得出的修正值得出，已为公知数据。以北京为例，年最佳倾角为36度，则在北京使用本发明产品时，光伏板7与水平面之间的夹角可以在36度减23.5度和36度加23.5度之间变化，即在12.5度和59.5度之间变化。

在纬度较低地区，年最佳倾角减23.5度，可能使数值为负，此时采用下支撑，可延长伸缩支杆，使光伏板7受其支撑的一侧向上翻转至高于光伏板7与支撑物8的连接点的适当位置，或将伸缩支杆1安装在光伏板7的另外一侧解决。

以每年调整4次为例，所述伸缩支杆需要在3个不同长度之间调整，可设3套销孔作为3个固定点，也可设2套销孔作为其中2个固定点，并以所述伸缩支杆的收缩极限抵持作为第3个，即最短长度固定点。如在北京地区，则按以下步骤操作，每年以此类推：

（1）2月20日：将光伏板7与水平面的夹角调整到年最佳倾角36度（北京春分日和秋分日的最佳倾角），将伸缩支杆调整到中间长度固定，例如图1所示的销孔4位置，用销钉进行固定；

（2）4月20日：将光伏板7与水平面的夹角调整到12.5度（北京夏至日的最佳倾角，即年最佳倾角36度减回归线纬度23.5度）。如支撑方式为所述上支撑，将伸缩支杆1调整到最短固定，例如图1所示的销孔6位置，用销钉进行固定；如支撑方式为所述下支撑，则将伸缩支杆调整到最长固定，例如图1所示的销孔9位置，用销钉进行固定；

（3）8月24日：重复（1）的调整；

（4）10月23：将光伏板与水平面夹角调整到最大倾角59.5度（北京

冬至日的最佳倾角）。如支撑方式为所述上支撑，则将伸缩支杆1调整到最长固定；如支撑方式为所述下支撑，则将伸缩支杆1调整到最短固定。

以上最佳倾角和调整日期根据太阳赤纬变化规律等公知的数据和方法计

算，伸缩支杆的有效支撑长度，以及各销孔位置根据所需调整角度计算和设置，在此均不再赘述。

经过计算和试验证明，如按所述使用3个固定点的方式每年调整4次，全年平均可使光伏板7上单位面积阳光的光通量达到对太阳赤纬进行南北全时跟踪的99.5%。如每年调整12次（使用6套销孔）则可达到99.8%。

采用本发明的方案，增加的成本仅仅为用所述可伸缩支撑装置替换固定式支撑装置的费用。而所述可伸缩支撑装置只是使用普通材料，其成本与固定式支撑装置相比差别不大。而调节光伏板角度时使用的人力成本可以忽略不计。原因在于，光伏板需要经常巡视和维护保养，以防止雨雪、鸟粪或其他异物污染（防止热斑效应造成致命伤），而使用本专利增加的人力只是在特定日期巡视和维护时增加的一组简单动作而已。而且本发明方案结构简单可靠，几乎无需任何维护保养。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式和示例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种光伏板倾角可调式太阳能发电装置，包括光伏板以及其支撑物，其特征在于,所述装置还包括：一伸缩支杆，所述伸缩支杆包括一第一部件和一第二部件，所述第一部件与所述第二部件可伸缩式设置连接，所述可伸缩式设置连接采用销孔销钉配合固定，或利用所述伸缩支杆的收缩极限抵持方式固定，所述伸缩支杆分别与所述光伏板及其支撑物连接，对所述光伏板形成不同角度的支撑；通过调整所述伸缩支杆，所述光伏板与水平面之间的夹角在使用地年最佳倾角减去23.5度与年最佳倾角加23.5度之间可调。

2.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于：所述第一部件与所述第二部件设置有可伸缩部，所述第一部件可伸缩部与所述第二部件可伸缩部紧密配合设置。

3.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于：所述销孔销钉设置为至少1套。

4.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于：所述光伏板与所述支撑物轴接，或使用柔性材料连接；所述伸缩支杆的所述第一部件的一端与所述光伏板或所述支撑物轴接，或使用柔性材料连接；所述伸缩支杆的所述第二部件的适当部位与所述支撑物或所述光伏板轴接，或使用柔性材料连接，以使支撑角度可变。

5.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于：所述销孔销钉带有相配合的螺纹或不带螺纹。

6.根据权利要求1至5任一所述的太阳能装置，其特征在于：所述第一部件和所述第二部件的横剖面为圆形、方形或其他几何形状结构。

7.根据权利要求1至5任一所述的太阳能装置，其特征在于：所述支撑物为固定式或水平方位角可调式。