CN105322879B - 一种机动型大功率伸展式光伏电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机动型大功率伸展式光伏电站，其由太阳能发电系统、伸展机构、零重力矢量桁架、双轮拖车底盘组件构成，光伏组件通过伸展机构而安装于零重力矢量桁架中的矢量组合主轨道、副轨道，安装于矢量组合主轨道、副轨道的光伏组件通过位于双轮拖车底盘组件的左推拉气缸组件、右推拉气缸组件进行伸展，且所述双轮拖车底盘组件中，靠近拖车底盘前端位置以轴销而设置有翻转支架，所述翻转支架安装有带操纵杆的液压升降缸，所述液压升降缸底部以及拖车底盘后端均设置有抗风桩。本发明收起时呈一体式箱式车载结构，便于移动到工作目的地，伸展开同太阳翼一样工作发电，可以广泛应用与野外发电、农业灌溉、军事供电。

Description

一种机动型大功率伸展式光伏电站

技术领域

本发明涉及移动光伏发电领域，尤其是涉及一种机动型大功率伸展式光伏电站。

背景技术

太阳能光伏发电凭着永不枯竭，环保清洁而广受关注。并已得到了较为广泛在应用。目前公知的中型、大型太阳能发电系统是固定式的，而对于地质勘探，抢险救灾，科学考察，以及农业上特殊地区的户外作业的领域，现有的移动太阳能光伏发电系统仅局限于小型用电，为了太阳能发电系统在各领域的发展与应用，极需一种机动性更强，发电量更大，无需现场安装便能快速使用的太阳能光伏发电系统。

中国专利CN102339879A公开了一种太阳能发电车的光伏板展开装置，内容与中国专利CN102509739B十分相似。然而专利CN102509739B是专为航天器太阳能电池帆板设计的，其太阳能电池帆板是在完全失重的特定环境中展开的，此工作状态完全不同于地面，故专利CN102339879A的方案在有地心引力的状况下是无法实施的。

中国专利CN102145755B公开了一种零重力悬挂式展开试验装置，用于卫星等航天器的太阳电池阵在地面进行展开试验，然而其造价高额昂，结构庞大，根本无法在地面实用推广。

中国专利CN 101619711B公开一种可移动风力发电、太阳能发电与车载起动/发电机互补发电系统。存在三大问题妨碍其实施：(一)太阳能动力汽车，利用安装在车辆侧面的太阳能电池供电，但是车辆的侧面安装的四折太阳能电池板面积有限(按常规六轮卡车测算，最大面积不超过30㎡)，因此所提供的功率一般不超过4.5kW，如果为了增大侧面积而采用大型车辆，则驱动功率大幅增长，得不偿失；(二)在“第1个电池板的端部滑动轮落到地面上。继续放下钢索，直至4个电池板完全展开”过程中，第3个电池板下落时不受钢丝绳约束，带动第1、2两个电池板共同为自由落体状态，约300kg的电池板靠一两个人是托不住的，因此属高危险性操作，很不安全；(三)“当风能、太阳能和储能单 元能量无法满足用电需求时，……利用车辆发动机带动该起动/发电机向负载供电”听起来似乎可行，但凡有一点常识的人都知道汽车起动/发电机只是在行驶中利用车辆发动机冗余能量发电，如果为了降低了系统成本，启动60kW的汽车发动机来带动4.5kW的起动/发电机发电，如何计算发电成本。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种机动型大功率伸展式光伏电站,其旨在提高移动光伏电站的机动性，拓展移动光伏电站的应用场合，重点克服庞大的结构和巨大的地心引力。实现移动光伏电站运输时体积小、重量轻，到位使用时无需拼装，直接展开，快速、安全启动。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种机动型大功率伸展式光伏电站，其包括太阳能发电系统、伸展机构、零重力矢量桁架、双轮拖车底盘组件，其中，

所述太阳能发电系统具有大功率光伏组件(1)、与光伏组件连接的储能蓄电池、光伏控制器、逆变器、防雷器、断路器；

所述双轮拖车底盘组件具有承载矢量组合主、副轨道的立柱(26)；

所述零重力矢量桁架具有矢量组合主轨道(16)、矢量组合副轨道(17)，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道与双轮拖车底盘组件的拖车轮轴平行且布置于立柱顶端，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道的两端均设置有保险锁(37)，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道分别设置有与各自配合的矢量组合主延长轨道(18)、矢量组合副延长轨道(19)；

所述伸展机构具有上伸展臂(8)、下伸展臂(9)、铰支螺栓(10)、重力传递杆(11)，所述光伏组件(1)纵向固定在上伸展臂(8)与下伸展臂(9)之间，在每一个伸展臂经过光伏组件重心线的中心点上固定一个重力传递杆(11)，在重力传递杆中部压装一个深沟球轴承(12)，在重力传递杆端部压装一个万向滚珠(13)，所述重力传递杆设置有调整深沟球轴承与万向滚珠位置的调整螺母(14)，安装于光伏组件的每一对重力传递杆分别垂直插入相互平行的矢量组合主轨道和矢量组合副轨道，第一对装有光伏组件的伸展臂末端与第二对装有光伏组件的伸展臂首端以铰支螺栓(10)铰接，第二对装有光伏 组件的伸展臂末端与第三对装有光伏组件的伸展臂首端以螺栓铰接，依次连接，直到最后一块光伏组件安装完毕，装配好的全部光伏组件处于收拢状态时为一层叠状长方体，以保险锁固定；

所述太阳能发电系统的储能蓄电池、光伏控制器、逆变器、防雷器、断路器以及位置信号灯通过壳体结构(K)集成安装于双轮拖车底盘组件；

所述双轮拖车底盘组件安装有用于伸展太阳能发电系统的左推拉气缸组件(27)、右推拉气缸组件(28)，且左推拉气缸组件(27)、右推拉气缸组件(28)依靠设置的微型直流气泵及气动控制阀提供动力；

所述双轮拖车底盘组件中，靠近拖车底盘前端位置以轴销(33)而设置有翻转支架(32)，所述翻转支架安装有带操纵杆的液压升降缸(34)，所述液压升降缸底部以及拖车底盘后端均设置有抗风桩(36)。

所述矢量组合主延长轨道(18)、矢量组合副延长轨道(19)与延长轨道A形撑架(20)通过铰接结构进行连接，并且在A形撑架的底部安装有高度调节顶托(21)以及抗风桩(36)。

所述矢量组合主延长轨道(18)、矢量组合副延长轨道(19)以插接结构分别与矢量组合主轨道、矢量组合副轨道相互连接。

所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道设置有双边定位块、双联位置传感器，该双联位置传感器接于控制器，该控制器接于位置信号灯。

本发明可以同时安装单排光伏组件、双排光伏组件或三排光伏组件，根据需要可以同时安装更多排光伏组件；根据光伏组件的规格，单台机动型大功率伸展式光伏电站容量达到15kW。

机动型大功率伸展式光伏电站运到位后，只要调整好角度光伏方阵自动徐徐展开，直至全部对着阳光摊成一个平面。接入用电设备，闭合断路器即可立刻启动通电。整个过程仅须5～20分钟。

本发明的实施具有模块化功能，采用多个本发明装置，并列展开后进行并联，就可以成倍扩大光伏发电系统的容量。

本发明具有如下有益效果：本发明提高了大规模移动光伏电站的机动性，实现了大规模移动光伏电站运输时体积小、重量轻，到位使用时无需拼装，直接 展开，快速、安全启动。解决了地质勘探，抢险救灾，科学考察，农田灌溉、军事行动等急需环保、移动用电的难题。

附图说明

图1为一种机动型大功率伸展式光伏电站展开状态的轴测图。

图2为一种机动型大功率伸展式光伏电站侧视图。

图3为一种机动型大功率伸展式光伏电站收起状态的轴测图。

图4为一种机动型大功率伸展式光伏电站中单块组件结构示意图。

图5为一种机动型大功率伸展式光伏电站受力状况图。

图6为一种机动型大功率伸展式光伏电站中高度调节顶托、A形撑架结构示意图。

图7为一种机动型大功率伸展式光伏电站中左、右推拉气缸组件、双边定位块、双联位置传感器的结构示意图。

图8为一种机动型大功率伸展式光伏电站中插接结构示意图。

图9为一种机动型大功率伸展式光伏电站中上、下伸展臂和光伏组件的连接结构图。

图10为图9的侧视图。

图11为一种机动型大功率伸展式光伏电站中重力传递杆、深沟球轴承、万向滚珠、调整螺母处局部剖视图。

附图标记说明：

1.大功率光伏组件；8.上伸展臂；9.下伸展臂；10.铰支螺栓；11.重力传递杆；12.深沟球轴承；13.万向滚珠；14.调整螺母；16.矢量组合主轨道；17.矢量组合副轨道；18.矢量组合主延长轨道；19.矢量组合副延长轨道；20.A形撑架；21.高度调节顶托；23.双边定位块；24.双联位置传感器；26.立柱；27.左推拉气缸组件；28.右推拉气缸组件；32.翻转支架；33.轴销；34.液压升降缸；36.抗风桩；37.保险锁。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1-11所示，一种机动型大功率伸展式光伏电站(以下简称“光伏电站”)，其包括太阳能发电系统、伸展机构、零重力矢量桁架、双轮拖车底盘组件。

所述太阳能发电系统具有大功率光伏组件1、与光伏组件连接的储能蓄电池、光伏控制器、逆变器、防雷器、断路器(该部分结构的连接关系属于公知现有技术，在此不加以赘述)。

双轮拖车底盘组件选择常规带减震器的汽车拖车底盘或者进行局部改造而成，所述双轮拖车底盘组件具有承载矢量组合主、副轨道的立柱26。

所述零重力矢量桁架具有矢量组合主轨道16、矢量组合副轨道17，该矢量组合主轨道、副轨道内设轨道槽结构，以便于装设光伏组件(具体装配结构参见下文)，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道与双轮拖车底盘组件的拖车轮轴平行且布置于立柱顶端(通过焊接固定)，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道的两端均设置有保险锁37，以便于防止光伏组件在运输过程中松动，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道分别设置有与各自配合的矢量组合主延长轨道18、矢量组合副延长轨道19。

所述伸展机构具有上伸展臂8、下伸展臂9、铰支螺栓10、重力传递杆11，所述光伏组件1纵向固定在上伸展臂8、下伸展臂9之间(参见图9-10)，在每一个伸展臂经过光伏组件重心线的中心点上固定一个重力传递杆11(参见图11)，在重力传递杆中部压装一个深沟球轴承12，在重力传递杆端部压装一个万向滚珠13，所述重力传递杆设置有调整深沟球轴承与万向滚珠位置的调整螺母14，安装于光伏组件的每一对重力传递杆分别垂直插入相互平行的矢量组合主轨道和矢量组合副轨道，第一对装有光伏组件的伸展臂末端与第二对装有光伏组件的伸展臂首端以铰支螺栓10铰接，第二对装有光伏组件的伸展臂末端与第三对装有光伏组件的伸展臂首端以螺栓铰接，依次连接，直到最后一块光伏组件安装完毕，由此法连接的光伏组件数量可达到20块。装配好的全部光伏组件处于收拢状态时为一层叠状长方体，以保险锁固定于矢量组合主/副轨道上。此时，光伏电站最紧凑，重心应在拖车轮轴略微偏前，便于用汽车、拖拉机等运输工具在崎岖的道路上拖行。

所述太阳能发电系统的储能蓄电池、光伏控制器、逆变器、防雷器、断路器 以及位置信号灯通过壳体结构K集成安装于双轮拖车底盘组件。

所述双轮拖车底盘组件安装有用于伸展太阳能发电系统的左推拉气缸组件27、右推拉气缸组件28，且左推拉气缸组件27、右推拉气缸组件28依靠设置的微型直流气泵及气动控制阀提供动力。

所述双轮拖车底盘组件中，靠近拖车底盘前端位置以轴销33而设置有翻转支架32，所述翻转支架安装有带操纵杆的液压升降缸34，所述液压升降缸底部以及拖车底盘后端均设置有抗风桩36。

所述矢量组合主延长轨道18、矢量组合副延长轨道19与延长轨道A形撑架20通过铰接结构进行连接，并且在A形撑架的底部安装有高度调节顶托21以及抗风桩36。

所述矢量组合主延长轨道18、矢量组合副延长轨道19以插接结构(参见图8)分别与矢量组合主轨道、矢量组合副轨道相互连接。

所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道设置有双边定位块23、双联位置传感器24，该双联位置传感器接于控制器，该控制器接于位置信号灯以及左、右推拉气缸组件的控制系统。该双联位置传感器旨在确保整个系统伸展到位后由控制器控制动力装置(左、右推拉气缸组件)停止动作。

太阳能发电系统的光伏组件的伸展臂受巨大的地心引力，要轻松展开，必须克服地心引力，使其在“零重力”状态下“悬浮”起来。而所述光伏组件存在倾斜角，伸展和收缩过程中受力状况相当复杂，必须使工作点的矢量力矩和近似为零。鉴于此，所述深沟球轴承与万向滚珠的位置必须精确调整，保证光伏组件和上、下伸展臂在零重力矢量桁架上的受力状况为：矢量力矩和近似为零，使光伏组件伸展和收缩轻松自如。

参见图5，该图示出了机动型大功率伸展式光伏电站受力状况。

光伏电站在到达用电场所后，分离拖车，将双轮拖车前端调整到方位角正北，抬起双轮拖车前端，将液压升降缸围绕翻转支架上的轴销旋转至与地面垂直，打下备用的抗风桩，扳动操纵杆使得液压升降缸顶起双轮拖车底盘至适当的倾角并锁定。

实施例1

单排光伏组件数量20块，展开面积可以达到32㎡。为了使光伏组件伸展后始终保持矢量力近零状态，光伏方阵展开之前，在矢量组合主轨道和矢量组合副轨道两端分别接插矢量组合主延长轨道、矢量组合副延长轨道，同时放下与延长轨道铰接的A形撑架调整高度调节顶托到最佳位置。为提高抗风强度，应在A形撑架贴地处打入抗风桩。

此时启动微型气泵打开气动控制阀，光伏方阵徐徐展开，直至全部对着阳光摊成一个平面。接入用电设备，闭合断路器即可立刻通电启动。整个过程仅须5～10分钟。

实施例2

双排光伏组件数量20块×2，展开面积可以达到66㎡。为了使光伏组件伸展后始终保持矢量力近零状态，光伏方阵展开之前，在矢量组合主轨道和矢量组合副轨道两端分别接插矢量组合主延长轨道、矢量组合副延长轨道，同时放下与延长轨道铰接的A形撑架调整高度调节顶托到最佳位置。为提高抗风强度，应在A形撑架贴地处打入抗风桩。

此时启动微型气泵打开气动控制阀，光伏方阵徐徐展开，直至全部对着阳光摊成一个平面。接入用电设备，闭合断路器即可立刻通电启动。整个过程仅须10～15分钟。

实施例3

三排光伏组件数量20块×3，展开面积可以达到100㎡。为了使光伏组件伸展后始终保持矢量力近零状态，光伏方阵展开之前，在矢量组合主轨道和矢量组合副轨道两端分别接插矢量组合主延长轨道、矢量组合副延长轨道，同时放下与延长轨道铰接的A形撑架调整高度调节顶托到最佳位置。为提高抗风强度，应在A形撑架贴地处打入抗风桩。

此时启动微型气泵打开气动控制阀，光伏方阵徐徐展开，直至全部对着阳光摊成一个平面。接入用电设备，闭合断路器即可立刻通电启动。整个过程仅须15～20分钟。

本发明的实施，同时具有模块化功能，采用多个本发明装置，并列展开后进并联，就可以成倍扩大光伏发电系统的容量。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种机动型大功率伸展式光伏电站，其包括太阳能发电系统，其特征在于，还包括：伸展机构、零重力矢量桁架、双轮拖车底盘组件，其中，

所述太阳能发电系统具有大功率光伏组件(1)、与光伏组件连接的储能蓄电池、光伏控制器、逆变器、防雷器、断路器；

所述双轮拖车底盘组件具有承载矢量组合主、副轨道的立柱(26)；

所述零重力矢量桁架具有矢量组合主轨道(16)、矢量组合副轨道(17)，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道与双轮拖车底盘组件的拖车轮轴平行且布置于立柱顶端，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道的两端均设置有保险锁(37)，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道分别设置有与各自配合的矢量组合主延长轨道(18)、矢量组合副延长轨道(19)；

所述伸展机构具有上伸展臂(8)、下伸展臂(9)、铰支螺栓(10)、重力传递杆(11)，所述光伏组件(1)纵向固定在上伸展臂(8)、下伸展臂(9)之间，在每一个伸展臂经过光伏组件重心线的中心点上固定一个重力传递杆(11)，在重力传递杆中部压装一个深沟球轴承(12)，在重力传递杆端部压装一个万向滚珠(13)，所述重力传递杆设置有调整深沟球轴承与万向滚珠位置的调整螺母(14)，安装于光伏组件的每一对重力传递杆分别垂直插入相互平行的矢量组合主轨道和矢量组合副轨道，第一对装有光伏组件的伸展臂末端与第二对装有光伏组件的伸展臂首端以铰支螺栓(10)铰接，第二对装有光伏组件的伸展臂末端与第三对装有光伏组件的伸展臂首端以螺栓铰接，依次连接，直到最后一块光伏组件安装完毕，装配好的全部光伏组件处于收拢状态时为一层叠状长方体，以保险锁固定；

所述太阳能发电系统的储能蓄电池、光伏控制器、逆变器、防雷器、断路器以及位置信号灯通过壳体结构(K)集成安装于双轮拖车底盘组件；

所述双轮拖车底盘组件安装有用于伸展太阳能发电系统的左推拉气缸组件(27)、右推拉气缸组件(28)，且左推拉气缸组件(27)、右推拉气缸组件(28)依靠设置的微型直流气泵及气动控制阀提供动力；

所述双轮拖车底盘组件中，靠近拖车底盘前端位置通过轴销(33)而设置有翻转支架(32)，所述翻转支架安装有带操纵杆的液压升降缸(34)，所述液压升降缸底部以及拖车底盘后端均设置有抗风桩(36)。

2.根据权利要求1所述的一种机动型大功率伸展式光伏电站，其特征在于，所述矢量组合主延长轨道(18)、矢量组合副延长轨道(19)与延长轨道A形撑架(20)通过铰接结构进行连接，并且在A形撑架的底部安装有高度调节顶托(21)以及抗风桩(36)。

3.根据权利要求1所述的一种机动型大功率伸展式光伏电站，其特征在于，所述矢量组合主延长轨道(18)、矢量组合副延长轨道(19)以插接结构分别与矢量组合主轨道、矢量组合副轨道相互连接。

4.根据权利要求1所述的一种机动型大功率伸展式光伏电站，其特征在于，所述矢量组合主轨道、矢量组合副轨道设置有双边定位块(23)、双联位置传感器(24)，该双联位置传感器接于控制器，该控制器接于位置信号灯。