CN104639022A - 太阳能发电单元及其单立柱支撑仰角调整支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单立柱支撑仰角调整支架及太阳能发电单元，用于太阳能发电单元中太阳能电池板的支撑与仰角调整，其包括：立柱，底部为基础预埋件，基础预埋件与基础地面连接，立柱上设置有多个定位件；铰接部，包括螺栓和立柱顶端固定连接的两块钢板，钢板上部开设有螺栓孔；连接组件，为框架结构，包括多跟次梁及垂直连接于次梁的多根主梁，在螺栓孔中穿设螺栓并穿过主梁的纵向中点处与钢板连接，次梁上侧连接与支撑太阳能电池板；前支撑，前端铰接于主梁前部，后端开设有多个定位孔以从不同位置处连接多个定位件；后支撑，前端开设有多个定位孔以从不同位置处连接多个定位件，后端铰接于主梁后部。本发明操作方便且性价比高。

Description

太阳能发电单元及其单立柱支撑仰角调整支架

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单立柱支撑仰角调整支架及具有该单立柱支撑仰角调整支架的太阳能发电单元。

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(或称阵列组件)，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能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、固定式支架，是根据项目所在地的日照强度计算出平均每年的最大发电量，计算出相应的支架倾角，该结构形式结构简单，免维护，但是因一年四季太阳高度角不一致，导致太阳光线和组件表面不能始终垂直，既全年发电量为接近平均值，没有充分利用太阳能，发电量偏低。

2、单轴跟踪支架，根据太阳能东升西落的原理，调节好参数，使太阳能电池板表面每天对着太阳，尽量地使太阳光线垂直于太阳能电池板表面，增大发电量，但该类型支架一般会配上电机转动装置，增加成本，而且时间过长，电机亦容易损坏或出现故障。

3、双轴跟踪支架，双轴跟踪支架结构形式在单轴跟踪的基础上根据太阳高度角相关参数自动调整支架倾角，即使太阳能电池板每天每时每刻垂直太阳光线，最大限度地增大发电量，但该类型支架较单轴跟踪系统更为复杂。

且现有技术的支架一般比较笨重，钢材用量较多，故障率高，总结来说就是性价比较低。

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，在保证支架安全的情况下仰角调节方便，高性价比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单立柱支撑仰角调整支架，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，性价比不高的技术问题。

本发明的另一目的在于提供具有本发明单立柱支撑仰角调整支架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：

一种单立柱支撑仰角调整支架，用于太阳能发电单元中太阳能电池板的支撑与仰角调整，所述单立柱支撑仰角调整支架包括：立柱，所述立柱底部为基础预埋件，所述基础预埋件与基础地面连接，所述立柱上不同高度处分别设置有多个定位件；铰接部，所述铰接部包括作为铰接轴的螺栓和所述立柱顶端固定连接的两块钢板，所述钢板上部开设有螺栓孔；连接组件，所述连接组件为框架结构，所述连接组件包括与基础地面平行的多根次梁及垂直连接于所述次梁的多根主梁，所述多根主梁之间相互平行，在所述螺栓孔中穿设所述螺栓并穿过所述主梁的纵向中点处与所述钢板连接，所述次梁的上侧连接与支撑所述太阳能电池板；前支撑，所述前支撑前端铰接于所述主梁前部，后端开设有多个定位孔以从不同位置处连接所述多个定位件的其中之一；后支撑，所述后支撑的前端开设有多个定位孔以从不同位置处连接所述多个定位件的其中之一，后端铰接于所述主梁后部。

本发明的太阳能发电单元，具有本发明的单立柱支撑仰角调整支架。

本发明的有益效果在于，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，并且整个单立柱支撑仰角调整支架造价低廉，维护成本低，外观优美，性价比高。本发明的单立柱支撑仰角调整支架的结构形式是在固定倾角式支架的基础上，在钢结构上进行一些处理，计算出前后支撑在太阳能电池板在不同仰角所对应的不同的支撑位置，根据季节不同进行手动调节，固定好支架，是太阳能电池板仰角进行相应调整，增加发电量。本发明是介于固定式和单轴跟踪式之间的一种类型支架，吸收了两者的优点，成本在两者之间，而性价比却提高很多。本发明单立柱仰角调整支架的钢材用量和固定式支架差不多，但是发电量较固定式提高5％左右，以30MW光伏发电项目为例，每年提高21万度电左右，以电池组件寿命25年计算，可多发电525万度。

附图说明

图1-图3为本发明实施例的太阳能发电单元及单立柱支撑仰角调整支架位于不同仰角的左视示意图。

图4为本发明实施例的太阳能发电单元及单立柱支撑仰角调整支架的后视示意图。

图5为本发明实施例的单立柱支撑仰角调整支架中铰接部的示意图。

图6为图5中的L-L剖视图。

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-图4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及本发明实施例的单立柱支撑仰角调整支架。这里所说的前后，是以太阳能电池板7面向阳光的一侧为前，反之一侧为后。前后方向确定之后，左右也就随之确定。

下面具体介绍本发明优选实施例的单立柱支撑仰角调整支架。

如图1所示，本发明实施例的单立柱支撑仰角调整支架，包括立柱1、铰接部2、连接组件3、前支撑41和后支撑42，以下逐一对各个部件进行详细介绍。

立柱1与基础地面垂直设置，立柱1底部具有基础预埋件(或者地桩)10，基础预埋件10的作用是增大与基础地面的接触面积，增加稳定性，不同立柱的基础预埋件10可以连成一体，进一步增加稳定性。立柱1通过基础预埋件10固定连接于基础地面。立柱1底部与基础预埋件10焊接。立柱1上不同高度处设置有三个螺栓孔(图中未示出)，用以对前支撑41和后支撑42进行定位。当然，也可以采用螺栓孔以外的其他定位件对前支撑41和后支撑42进行定位。三个螺栓孔分别以其高度区分为上螺栓孔、中螺栓孔和下螺栓孔。

如图1、图5和图6所示，立柱1与连接组件3之间的铰接部2设置于立柱1的顶端，用于和连接及支撑太阳能电池板7的连接组件3相铰接。也就是说，连接组件3下侧连接于铰接部2，上侧用以连接及支撑太阳能电池板7。

如图1-图4所示，本发明实施例的太阳能发电单元及单立柱支撑仰角调整支架，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与立柱1在同一平面内，即使主梁31沿铰接部2的铰链轴旋转时，主梁31也始终与立柱1在同一平面内，这一平面与地面相垂直。主梁31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，通常为偶数。如图3所示，太阳能电池板7固定连接在一对次梁32上。铰接部2是与主梁31相铰接，且铰接部2的位置是在主梁31纵向中心点处。

如图1、图5和图6所示，铰接部2包括焊接钢板21和螺栓20，焊接钢板21焊接于立柱1顶部的左右两个侧面，其间距大于主梁31的宽度，在焊接钢板31的上部开设有螺栓孔，在螺栓孔内穿设螺栓20以作为主梁31与立柱2铰接的铰接轴。因为铰接部2上方的连接组件3与太阳能电池板7的荷载不重，因此螺栓20起到铰接轴即转动轴的作用，而且主梁31重心位于立柱1的位置，因此不需要较大外力的情况下就很容易的能使连接组件3及太阳能电池板7旋转，以实现仰角调整。

如图1-图4所示，在不进行仰角调整时，对连接组件3和太阳能电池板7起到支撑作用的还有前支撑41和后支撑42，前支撑41前端铰接于主梁31前部，在主梁31与最下端的次梁32连接位置的内侧，如图4所示，因为图4是后视图，因此图4中前支撑41、后支撑42是设置在主梁31的左侧，当然，前支撑41、后支撑42也可设置在主梁31的右侧。前支撑41的后端开设有两个定位孔，分别为后一定位孔411、后二定位孔412，以从不同位置处连接三个螺栓孔的其中之一，主要是中螺栓孔。后支撑42的前端开设有三个定位孔，分别为前一定位孔421、前二定位孔422和前三定位孔423，以从不同位置处连接三个螺栓孔的其中之一，主要是上螺栓孔和下螺栓孔，后支撑42后端铰接于主梁31后部，铰接点的具体位置是在主梁31与最上端的次梁32连接位置的内侧。定位孔421、前二定位孔422和前三定位孔423均优选的为长孔。

如图1-图3所示，前支撑41和后支撑42均可为角钢材质，前支撑41和后支撑42至少具有三种不同的连接方式，在三种不同的连接方式下太阳能电池板7与基础地面的夹角为16度、36度、56度，从而实现了太阳能电池板7的仰角的调整。上述夹角也可在1-2度内上下浮动。

如图1所示，在太阳能电池板7与基础地面的夹角为16度的状态下，在前二定位孔412中穿设螺栓并将螺栓定位于上螺栓孔中，在后三定位孔423中穿设螺栓并将螺栓定位于中螺栓孔；在太阳能电池板7与基础地面的夹角为36度的状态下，在前二定位孔412中穿设螺栓并将螺栓定位于下螺栓孔中，在后二定位孔422中穿设螺栓并将螺栓定位于中螺栓孔，在太阳能电池板7与基础地面的夹角56度的状态下，在前一定位孔411中穿设螺栓并将螺栓定位于下螺栓孔中，在后一定位孔421中穿设螺栓并将螺栓定位于中螺栓孔。

如图1-图4所示，立柱1可为三套，相配套的，主梁31为三根，相邻两立柱1之间可交叉连接有连接拉筋61，连接拉筋61上连接有花篮螺丝60，通过调节可以拉紧连接拉筋61，连接拉筋61的两端连接在立柱1左右两侧的连接座62上，连接拉筋61可以使多个立柱1之间形成一个整体，增强连接稳定性。

本发明的单立柱支撑仰角调整支架，没有采用机加工件，全部为标准型材通过焊接和螺栓连接而成，有效地降低了加工难度，同时安装及调节时非常方便，调节倾角时，将前支撑41和后支撑42连接的螺栓松开，在每个太阳能发电单元两端的立柱1，直接人工手动旋转主梁31，调节好位置后固定前支撑41与后支撑42，达到仰角可调效果。

本发明实施例的单立柱支撑仰角调整支架安装步骤如下：将制作好的立柱1焊接于基础预埋件10上，因基础施工误差较大，在焊接前要调整好立柱1高度，使主梁31在同一平面上，尽可能地保证同心度，其次将主梁31和立柱1用螺栓20连接，将前支撑41与后支撑42固定于主梁31及立柱1上，然后将次梁32连接于主梁31上，安装太阳能电池板7，完成整套单立柱支撑仰角调整支架的安装。

本发明实施例的单立柱支撑仰角调整支架，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。

本发明实施例的单立柱支撑仰角调整支架，即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，并且整个单立柱支撑仰角调整支架造价低廉，维护成本低，外观优美，性价比高。本发明的单立柱支撑仰角调整支架，在相应的角度位置，固定好前支撑41和后支撑42，即可非常方便地进行太阳能电池板仰角调整并固定支架，达到相当好的效果。同时该仰角可调支架，完全满足不同季节的仰角角度的需求，可不受项目地的限制，具有非常好的通用性，而且外观简洁大方。该支架的钢材用量和固定式支架差不多，但是发电量较固定式提高5％左右，以30MW光伏发电项目为例，每年提高21万度电左右，以电池组件寿命25年计算，可多发电525万度。

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 (10)

1.一种单立柱支撑仰角调整支架，用于太阳能发电单元中太阳能电池板的支撑与仰角调整，其特征在于，所述单立柱支撑仰角调整支架包括：

立柱，所述立柱底部为基础预埋件，所述基础预埋件与基础地面连接，所述立柱上不同高度处分别设置有多个定位件；

铰接部，所述铰接部包括作为铰接轴的螺栓和所述立柱顶端固定连接的两块钢板，所述钢板上部开设有螺栓孔；

连接组件，所述连接组件为框架结构，所述连接组件包括与基础地面平行的多跟次梁及垂直连接于所述次梁的多根主梁，所述多根主梁之间相互平行，在所述螺栓孔中穿设所述螺栓并穿过所述主梁的纵向中点处与所述钢板连接，所述次梁的上侧连接与支撑所述太阳能电池板；

前支撑，所述前支撑前端铰接于所述主梁前部，后端开设有多个定位孔以从不同位置处连接所述多个定位件的其中之一；

后支撑，所述后支撑的前端开设有多个定位孔以从不同位置处连接所述多个定位件的其中之一，后端铰接于所述主梁后部。

2.如权利要求1所述的单立柱支撑仰角调整支架，其特征在于，所述前支撑和所述后支撑具有三种不同的连接方式，在三种不同的连接方式下所述太阳能电池板与基础地面的夹角为16度、36度和56度。

3.如权利要求2所述的单立柱支撑仰角调整支架，其特征在于，所述定位件包括不同高度处的上定位件、中定位件及下定位件，所述前支撑具有后一定位件和后二定位件，所述后支撑具有前一定位孔、前二定位孔和前三定位孔。

4.如权利要求3所述的单立柱支撑仰角调整支架，其特征在于，所述夹角16度的状态下，所述前二定位孔连接于所述上定位件，所述后三定位孔连接于所述中定位件，所述夹角为36度的状态下，所述前二定位孔连接于所述下定位件，所述后二定位孔连接于所述中定位件，所述夹角为56度的状态下，所述前一定位孔连接于所述下定位件，所述后一定位孔连接于所述中定位件。

5.如权利要求4所述的单立柱支撑仰角调整支架，其特征在于，所述前支撑和所述后支撑为角钢材质。

6.如权利要求5所述的单立柱支撑仰角调整支架，其特征在于，所述立柱为三套，所述主梁为3根，中间的所述立柱的后侧面和中间的所述主梁的下侧面上分别设置有用于安装推杆的两安装座。

7.如权利要求5所述的单立柱支撑仰角调整支架，其特征在于，所述定位件为开设于所述立柱上的螺栓孔。

8.如权利要求7所述的单立柱支撑仰角调整支架，其特征在于，相邻两立柱之间交叉连接有连接拉筋，所述连接拉筋上连接有花篮螺丝。

9.如权利要求6所述的单立柱支撑仰角调整支架，所述后支撑上的定位孔为长孔。

10.一种太阳能发电单元，其特征在于，所述太阳能发电单元包括权利要求1-9任一所述的单立柱支撑仰角调整支架。