CN105680779B - 一种全方位太阳光追踪光伏支架和光伏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全方位太阳光追踪光伏支架，包括：用于放置光伏组件的光伏平面支架；球面辐照计设置在光伏平面支架上，其表面上安装有多个辐照度芯片，所述辐照度芯片对应一个相应的坐标；支架旋转装置与光伏平面支架的底部固接，根据多个辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标转动光伏平面支架。所述全方位太阳光追踪光伏支架，由于不同的辐照度芯片在球面辐照计的表面上的位置不同，在同一时间内太阳光的入射角度不同，太阳光辐射不同，通过支架旋转装置转动光伏平面支架使得光伏组件的平面转动到太阳辐射值最大的辐照度芯片所在的平面，从而使得光伏组件接收到的太阳光辐射最大，提高了光伏组件的太阳光利用率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件安装技术领域，特别是涉及一种全方位太阳光追踪光伏支架和光伏系统。
背景技术
利用光生伏特效应将光能转化为电能是太阳能电池的基本原理，经过串联的太阳电池被盖板、背板和胶膜保护起来，最后采用铝边框封装及硅胶密封形成大面积光伏组件。
现有的晶硅组件基本采用光伏玻璃作为盖板，TPT、TPE和AAA作为背板材料，EVA作为封装胶膜，利用层压机层压成型，得到从上至下为光伏玻璃-EVA-电池片-EVA-背板结构的典型晶硅光伏组件，然后采用铝边框对其装框成型，最后在铝边框四周采用硅胶进行密封。
按照上述工序组装成型的光伏组件通过支架安装在地面，以期得到最大的发电效率。然而，在系统安装时，常规组件的支架通过光伏阵列根据所处的经纬度计算所属区域的朝向和倾角来安装，此种安装方式的光伏组件的朝向和倾角是固定的，不能随着太阳转动而改变朝向和角度，即不能达到最大的发电效率。
现有常规光伏组件支架朝向和角度固定，使太阳能的利用效率低。即使具有追踪系统，一般追踪系统一般通过时间设置转动，且只在一个朝向进行角度调节，受天气影响大，需要人工根据实际地理位置进行调整，降低了追踪装置的实用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种全方位太阳光追踪光伏支架和光伏系统，全天候全方位追踪太阳光，提升光伏组件的太阳光利用率。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种全方位太阳光追踪光伏支架，包括：
光伏平面支架，所述光伏平面支架用于放置光伏组件；
球面辐照计，所述球面辐照计设置在所述光伏平面支架上，所述球面辐照计的表面上安装有多个辐照度芯片，所述辐照度芯片对应一个相应的坐标；
支架旋转装置，所述支架旋转装置与所述光伏平面支架的底部固接，用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标转动所述光伏平面支架。
其中，所述支架旋转装置包括XY轴旋转盘，所述XY轴旋转盘设置在所述光伏平面支架底部，与所述光伏平面支架固接，用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标进行在水平面内转动所述光伏平面支架。
其中，所述支架旋转装置包括Z轴旋转盘，所述Z轴旋转盘与所述XY轴旋转盘用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标在竖直平面内转动所述光伏平面支架。
其中，还包括底座，所述底座用于安装固定所述Z轴旋转盘。
其中，所述XY轴旋转盘在竖直平面的转动角度是0-90°。
其中，所述Z轴旋转盘在水平平面内的转动角度是0-360°。
其中，还包括支撑架，用于将所述光伏平面支架的左右两端或前后两端与所述XY轴旋转盘固接。
其中，所述球面辐照计为半球形球面辐照计。
其中，所述辐照度芯片为正六边形辐照度芯片。
除此之外，本发明实施例还提供了一种光伏系统，包括如上述任一项所述的全方位太阳光追踪光伏支架和设置在所述全方位太阳光追踪光伏支架的光伏平面支架上的光伏组件。
本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架和光伏系统，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的所述全方位太阳光追踪光伏支架，包括：
光伏平面支架，所述光伏平面支架用于放置光伏组件；
球面辐照计，所述球面辐照计设置在所述光伏平面支架上，所述球面辐照计的表面上安装有多个辐照度芯片，所述辐照度芯片对应一个相应的坐标；
支架旋转装置，所述支架旋转装置与所述光伏平面支架的底部固接，用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标转动所述光伏平面支架。
本发明实施例提供了一种光伏系统，包括如上述所述的全方位太阳光追踪光伏支架和设置在所述全方位太阳光追踪光伏支架的光伏平面支架上的光伏组件。
所述全方位太阳光追踪光伏支架以及光伏系统，通过在所述光伏平面支架上设置球面辐照计以及安装在所述球面辐照计表面的多个辐照度芯片，由于不同的辐照度芯片在球面辐照计的表面上的位置不同，在同一时间内太阳光的入射角度不同，使得不同位置处的辐照度芯片接收到的太阳光辐射不同，总有一处的辐照度芯片接收到的太阳光辐照度最大，通过支架旋转装置转动光伏平面支架使得光伏组件的平面转动到太阳辐射值最大的辐照度芯片所在坐标，即使得光伏组件装到后的平面与最大太阳光辐照度的辐照度芯片相平行的平面，从而使得光伏组件接收到的太阳光辐射最大，提高了光伏组件的太阳光利用率，提高了光伏组件的发电功率，提高了光伏电站收益。
综上所述，本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架以及光伏系统，通过设置球面辐照计，可以将光伏组件转动到太阳光辐照度最大的平面，提高了光伏组件的太阳光利用率，提高了光伏组件的发电功率，提高了光伏电站收益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架球面辐照计一种结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有常规光伏组件支架朝向和角度固定，使太阳能的利用效率低。即使具有追踪系统，一般追踪系统一般通过时间设置转动，且只在一个朝向进行角度调节，受天气影响大，需要人工根据实际地理位置进行调整，降低了追踪装置的实用性。
基于此，本发明实施例提供了一种全方位太阳光追踪光伏支架，包括：
光伏平面支架，所述光伏平面支架用于放置光伏组件；
球面辐照计，所述球面辐照计设置在所述光伏平面支架上，所述球面辐照计的表面上安装有多个辐照度芯片，所述辐照度芯片对应一个相应的坐标；
支架旋转装置，所述支架旋转装置与所述光伏平面支架的底部固接，用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标转动所述光伏平面支架。
除此之外，本发明实施例还提供给了一种光伏系统，包括如上述所述的全方位太阳光追踪光伏支架和设置在所述全方位太阳光追踪光伏支架的光伏平面支架上的光伏组件。
综上所述，本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架以及光伏系统，通过在所述光伏平面支架上设置球面辐照计以及安装在所述球面辐照计表面的多个辐照度芯片，由于不同的辐照度芯片在球面辐照计的表面上的位置不同，在同一时间内太阳光的入射角度不同，使得不同位置处的辐照度芯片接收到的太阳光辐射不同，总有一处的辐照度芯片接收到的太阳光辐照度最大，通过支架旋转装置转动光伏平面支架使得光伏组件的平面转动到太阳辐射值最大的辐照度芯片所在坐标，即使得光伏组件装到后的平面与最大太阳光辐照度的辐照度芯片相平行的平面，从而使得光伏组件接收到的太阳光辐射最大，提高了光伏组件的太阳光利用率，提高了光伏组件的发电功率，提高了光伏电站收益。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参考图1-图2，图1为本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架球面辐照计一种结构示意图。
在一种具体方式中，本发明实施例提供了一种全方位太阳光追踪光伏支架，包括：
光伏平面支架12，所述光伏平面支架12用于放置光伏组件；
球面辐照计11，所述球面辐照计11设置在所述光伏平面支架12上，所述球面辐照计11的表面上安装有多个辐照度芯片111，所述辐照度芯片111对应一个相应的坐标；
支架旋转装置，所述支架旋转装置与所述光伏平面支架12的底部固接，用于根据多个所述辐照度芯片111中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片111的对应坐标转动所述光伏平面支架12。
需要说明的是，本发明中的辐照度芯片111可以是一块太阳能电池，由于相同面积的太阳电池，在与太阳光的入射角度不同时，输出的电压不同，可以通过测量不同的辐射度芯片111的输出电压，从而从中找出最大辐照度值的辐照度芯片111，还可以以一个固定的输出电压为一个基准单位，如一输出电压0.5mv时为1，在输出电压为2.5v时，直接显示5，这样比较更为方便，本发明中的辐照度芯片111还可以以其它的方式进行辐照度的测量，本发明对所述辐照度芯片111以及所述辐照度芯片111的辐照度值的获取方式不作具体限定。
同时，本发明中的球面辐照计11可以是独立设置在光伏组件之外，也可以设置在光伏组件或光伏平面支架12之上。
本发明中的球面辐照计11独立设置在地上时，通过对所述球面辐照计11上的辐照度芯片111的坐标进行标定，通过获得最大辐照度值的辐照度芯片111的坐标，控制光伏电站内的一块光伏组件或多块光伏组件进行转动，转动到与所述最大值辐照度值的辐照度芯片111的坐标上，这里是将每一块光伏组件的坐标与辐照度芯片111的坐标进行类似设置，是辐照度芯片111的坐标成为光伏电站中的光伏组件的参考坐标，如与水平面内与东西方向的夹角是多少，与水平面的夹角是多少等。使用这种方式对同一片区域内的光伏组件的控制较为简单，控制成本低，对所有的光伏组件的控制是同步的。这样的球面辐照计11可以做的很大，辐照度芯片111可以制作的相对较大，对光伏组件的控制就更为精细，使得整个光伏电站的光伏组件的控制更为简单，能够获得更大的输出功率。
也可以球面辐照计11设置在光伏组件或光伏平面支架12之上，这时，只要转动所述支架旋转装置，使得球面辐照计11上的与光伏组件平行的辐照度芯片111的辐照度值，相对于相邻的辐照度芯片111的辐照度更大即可，这种方式使得对每一块光伏组件的控制各不相同，成本较高，每一个支架旋转装置需要对应一个控制系统，使得控制成本变得很高，而且由于球面辐照计11是设置在光伏组件或光伏平面支架12上，体积不能较大，使得其上的辐照度芯片111的面积较小，辐照度值的精度较低。
本发明中的支架旋转装置转动所述光伏平面支架12方式，可以是直接设定最终结果进行转动，如最大辐照值的辐照度芯片111的角度是与东西方向夹角120°，与水平面的夹角是135°，那么此时支架旋转装置的转动是直接转动到最终的与东西方向夹角120°，与水平面的夹角是135°的坐标角度；可以是进行差值的调整，如最大辐照值的辐照度芯片111的角度是与东西方向夹角120°，与水平面的夹角是135°，而当前的光伏组件与东西方向夹角110°，与水平面的夹角是120°，只是只要设定水平转动10°，竖直方向转动15°即可。
在上述两种不同的控制方式中，后一种的控制情形是最简单的，只需要设定改变量即可完成对光伏组件的转动。
需要说明的是，本发明中对电路板的转动控制，可以是人工进行参数的设定进行控制，也可以通处理器自动进行控制，而对于辐照度芯片111的辐照度值的采集可以是实时采集，然后马上对光伏组件的坐标进行控制，转动光伏组价，也可以是在某一时间间隔采集一次辐照度值，然后对光伏组件进行转动控制。
本发明中倾向于后一种控制方式，因为在同一区域内，如果时间间隔较小，如5分钟或10分钟，太阳光的角度变化很小，辐照度芯片111的辐照度值的变化很小，这种控制方式能够避免频繁对光伏组件的位置进行调整，减少操作量，减少能耗，减少计算量，降低运营成本。
所述全方位太阳光追踪光伏支架，通过在所述光伏平面支架12上设置球面辐照计11以及安装在所述球面辐照计11表面的多个辐照度芯片111，由于不同的辐照度芯片111在球面辐照计11的表面上的位置不同，在同一时间内太阳光的入射角度不同，使得不同位置处的辐照度芯片111接收到的太阳光辐射不同，总有一处的辐照度芯片111接收到的太阳光辐照度最大，通过支架旋转装置转动光伏平面支架12使得光伏组件的平面转动到太阳辐射值最大的辐照度芯片111所在坐标，即使得光伏组件装到后的平面与最大太阳光辐照度的辐照度芯片111相平行的平面，从而使得光伏组件接收到的太阳光辐射最大，提高了光伏组件的太阳光利用率，提高了光伏组件的发电功率，提高了光伏电站收益
为了使得对所述光伏组件的控制更为精确，需要所述支架旋转装置在水平面内的转动以及在竖直平面内的转动非常精确。在水平面内进行精确转动，所述支架旋转装置一般包括XY轴旋转盘14，所述XY轴旋转盘14设置在所述光伏平面支架12底部，与所述光伏平面支架12固接，用于根据多个所述辐照度芯片111中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片111的对应坐标进行在水平面内转动所述光伏平面支架12。
在竖直平面内进行精确转动，所述支架旋转装置一般包括Z轴旋转盘15，所述Z轴旋转盘15与所述XY轴旋转盘14用于根据多个所述辐照度芯片111中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片111的对应坐标在竖直平面内转动所述光伏平面支架12。
其中，所述XY轴旋转盘14在竖直平面的转动角度是0-90°。
其中，所述Z轴旋转盘15在水平平面内的转动角度是0-360°。
需要说明的是，本发明对所述XY轴旋转盘14和所述Z轴旋转盘15的转动精度不做具体限定。所述XY轴旋转盘14和所述Z轴旋转盘15的转动范围也可以是：所述XY轴旋转盘14在竖直平面的转动角度范围是0-180°，所述Z轴旋转盘15在水平平面内的转动角度是0-180°，使得可以进行360°定位光伏组件的朝向。
在本发明中可以是XY轴旋转盘14和光伏平面支架12直接固接，然后再将Z轴旋转盘15与XY轴旋转盘14固接，也可以是Z轴旋转盘15和光伏平面支架12直接固接，然后再将XY轴旋转盘14与Z轴旋转盘15固接，本发明对此不做具体限定。
不管是将XY轴旋转盘14还是Z轴旋转盘15设置的与地面更接近，一般还需要对它进行固定，即需要一个固定装置，因为整个的光伏组件、光伏平面支架12、XY轴旋转盘14和Z轴旋转盘15的总重量较大，除非将接近地面的旋转盘制作的较大，使得与地面的接触面接较大，否则，在受到外力时很容易倾倒，对这些器件造成损伤。因此，所述全方位太阳光追踪光伏支架一般还包括底座16，所述底座16用于安装固定所述Z轴旋转盘15。需要说明的是，本发明对所述底座16以及所述底座16与所述Z轴旋转盘15以及与地面的固接方式不做具体限定。
由于光伏平面支架12是与所述XY轴旋转盘14直接固接的，一般只有一个固接点或一条固接线，使得在转动过程中，所述光伏平面支架12的受力面很小，很容易损坏，因此所述全方位太阳光追踪光伏支架所述还包括支撑架13，用于将所述光伏平面支架12的左右两端或前后两端与所述XY轴旋转盘14固接。
本发明中的XY轴旋转盘14的转动范围，可以是如上述设定的在水平面内转动，也可以是竖直平面内转动。
一般是水平转动的旋转盘在下，而竖直转动的旋转盘在上，此时竖直方向的转动，可以是控制连接轴的转动，带动光伏平面支架12上在竖直平面内转动，也可以是在竖直转动盘与光伏平面支架12的连接线的两侧设置两个气缸，通过控制气缸的伸缩来控制竖直方向的转动角度，本发明对所述XY轴旋转盘14的转动方式不做具体限定。
为使得所述球面辐照计11在直径一定的情况下，设置更多的辐照度芯片111，也为了便于安装，所述球面辐照计11为半球形球面辐照计11。
为使得辐照度芯片111相邻的辐照度芯片111的数量最多，控制精度更高，所述辐照度芯片111为正六边形辐照度芯片111。这样与同一辐照度芯片111的相邻的辐照度芯片111的数量为六个，而矩形或正方形的辐照度芯片111相邻的辐照度芯片111数量为四个，正三角形的辐照度芯片111的相邻的辐照度芯片111数量为三个。
除此之外，本发明实施例还提供了一种光伏系统，包括如上述任一项所述的全方位太阳光追踪光伏支架和设置在所述全方位太阳光追踪光伏支架的光伏平面支架上的光伏组件。
综上所述，本发明实施例所提供的全方位太阳光追踪光伏支架以及光伏系统，通过在所述光伏平面支架上设置球面辐照计以及安装在所述球面辐照计表面的多个辐照度芯片，由于不同的辐照度芯片在球面辐照计的表面上的位置不同，在同一时间内太阳光的入射角度不同，使得不同位置处的辐照度芯片接收到的太阳光辐射不同，总有一处的辐照度芯片接收到的太阳光辐照度最大，通过支架旋转装置转动光伏平面支架使得光伏组件的平面转动到太阳辐射值最大的辐照度芯片所在坐标，即使得光伏组件装到后的平面与最大太阳光辐照度的辐照度芯片相平行的平面，从而使得光伏组件接收到的太阳光辐射最大，提高了光伏组件的太阳光利用率，提高了光伏组件的发电功率，提高了光伏电站收益。
以上对本发明所提供的全方位太阳光追踪光伏支架以及光伏系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，包括：
光伏平面支架，所述光伏平面支架用于放置光伏组件；
球面辐照计，所述球面辐照计设置在所述光伏平面支架上，所述球面辐照计的表面上安装有多个辐照度芯片，所述辐照度芯片对应一个相应的坐标；
支架旋转装置，所述支架旋转装置与所述光伏平面支架的底部固接，用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标转动所述光伏平面支架。
2.如权利要求1所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，所述支架旋转装置包括XY轴旋转盘，所述XY轴旋转盘设置在所述光伏平面支架底部，与所述光伏平面支架固接，用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标进行在水平面内转动所述光伏平面支架。
3.如权利要求2所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，所述支架旋转装置包括Z轴旋转盘，所述Z轴旋转盘与所述XY轴旋转盘用于根据多个所述辐照度芯片中的接收到的最大辐照度的辐照度芯片的对应坐标在竖直平面内转动所述光伏平面支架。
4.如权利要求3所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，还包括底座，所述底座用于安装固定所述Z轴旋转盘。
5.如权利要求4所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，所述XY轴旋转盘在竖直平面的转动角度是0-90°。
6.如权利要求5所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，所述Z轴旋转盘在水平平面内的转动角度是0-360°。
7.如权利要求6所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，还包括支撑架，用于将所述光伏平面支架的左右两端或前后两端与所述XY轴旋转盘固接。
8.如权利要求7所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，所述球面辐照计为半球形球面辐照计。
9.如权利要求8所述的全方位太阳光追踪光伏支架，其特征在于，所述辐照度芯片为正六边形辐照度芯片。
10.一种光伏系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的全方位太阳光追踪光伏支架和设置在所述全方位太阳光追踪光伏支架的光伏平面支架上的光伏组件。
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