CN106384752A - 一种高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统，包括若干条平行排列的工字槽，相邻两条工字槽之间设有双玻异形光伏组件，双玻异形光伏组件包括面板、背板以及光伏端子，面板和背板均为异形玻璃，双玻异形光伏组件的两端分别插入相邻两排工字槽一侧的安装槽内，双玻异形光伏组件上下两侧分别与工字槽之间设有耐候密封胶和缓冲条。本发明实现光伏建筑一体化，具有寿命长、耐压等级高、强度高、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电及光伏建筑一体化技术领域，具体的说，是涉及一种高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统。
背景技术
现有太阳能光伏组件，包括铝边框晶体硅太阳能板、高强度无框U型玻璃光伏组件、非晶硅光伏组件、薄膜太阳能组件、瓦片式光伏组件和双玻光伏组件， 作为光伏发电系统的主要设备，不仅要提高单位面积发电效率，降低综合安装成本，还要创新扩大技术进步。主要途径为三个方向，第一是组件封装采用高效率的光伏电池原材料，光伏电池目前已经到达技术瓶颈，直接提高单位面积发电性价比的空间很小。第二是提高光伏发电系统直流电压，提高光伏组串数量和功率的同时不增加直流电流，间接降低光伏系统本身的线路损耗；技术方向为由目前的1000V组件升级为耐压1500V组件，与1500V光伏逆变器一起降低综合设备成本。第三是降低安装成本，解决防水及实现光伏建筑一体化。
传统光伏组件的安装形式为矩阵式安装，为避免相互遮阳，也为了方便检修，光伏前后阵列有一定的距离，减少了土地或楼面的利用率，平均单位面积发电功率仅为100W左右。带框组件，由于四角都存在铝边框衔接的45度缝隙，难于防水；和光伏瓦片及平板双玻组件一样需要大量安装辅材，不利于降低安装成本，同时安装辅材也占用了安装面积。高强度无框U型玻璃光伏组件及其发电系统，虽然强度高减少了安装五金、方便直接踩踏在组件上来清洁维护、同时成片安装将单位面积发电效率提高到160W，但和上述多数光伏组件一样，采用背板或瓦片面膜来层压封装，较薄的不足1毫米的背板面膜难于克服1500V的绝缘击穿，同时有机膜材比无机物更易老化，长时间的室外气候让其绝缘性能难于保证，也降低不了背板材料成本。
上述缺陷，值得改进。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统。
本发明技术方案如下所述：
一种高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，包括若干条平行排列的工字槽，所述工字槽为铝合金工字槽，相邻两条所述工字槽之间设有若干双玻异形光伏组件；
所述双玻异形光伏组件包括面板和背板，所述面板与背板之间设有光伏电池，所述背板下设有接线盒，所述接线盒引出光伏电缆连接端子；
所述工字槽包括上横梁、纵梁以及下横梁，所述上横梁、所述下横梁以及所述纵梁之间围成两侧的安装槽；
所述双玻异形光伏组件的两端分别插入相邻两个所述工字槽的所述安装槽内，并与其中一所述安装槽之间形成预留的空隙，所述光伏电缆连接端子插入所述空隙中；
所述双玻异形光伏组件与所述上横梁之间设有耐候密封胶，其与所述下横梁之间设有缓冲条，所述下横梁与承重梁固定连接。
根据上述方案的本发明，其特征在于，两侧的所述安装槽的槽深不同，所述双玻异形光伏组件的一端插入所述安装槽较深的一侧，所述双玻异形光伏组件的另一端拽回并插入另一所述工字槽的所述安装槽较浅的一侧，拽回后所述双玻异形光伏组件与所述安装槽较深的一侧之间形成所述空隙，所述接线盒靠近所述工字槽较深的一侧。
更进一步的，所述双玻异形光伏组件与所述工字槽较深侧之间预留的空隙宽度为25至30mm。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述承重梁为中空的方通钢梁、槽钢、C型钢、工字钢、木架或混泥土承重梁。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述下横梁上设有上下贯通的螺孔，螺钉穿过所述螺孔固定连接所述工字槽和所述承重梁。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述上横梁与所述纵梁、所述纵梁与所述下横梁之间设于锁边螺孔，为防止安装时所述的高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统最边沿的双玻异形光伏组件沿所述工字槽槽内滑出，所述工字槽端头设置光伏组件挡边条，螺钉穿过所述挡边条和所述锁边螺孔固定所述双玻异形光伏组件边沿。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述上横梁的宽度小于所述下横梁的宽度。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述上横梁下侧设有像内扣的倒钩，所述耐候密封胶设于所述倒钩所在位置。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述面板和所述背板分别为异形玻璃与异形玻璃、或异形玻璃与平板玻璃、或平板玻璃与异形玻璃。
更进一步的，所述背板为朝下的C型异形玻璃或U型异形玻璃，所述面板为平板玻璃或外嵌式朝下的U型玻璃面板，整体安装后发电面板是平的，底部背板是异形的。
更进一步的，所述背板为平板玻璃、背靠式朝下的C型异形玻璃或U型异形玻璃，所述所述面板为背靠式朝上的U型异形玻璃，安装后发电面板是凹的，底部背板是平面或异形的，背板背靠在面板下。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述背板为压花或浮法透明玻璃，烤漆涂色或自身带颜色的玻璃、蒙砂或镜面反光玻璃；所述面板为高透光率压花或浮法玻璃，其表面镀有减反射及自清洁膜层，或镀有带颜色的薄膜。
一种高强度无框双玻异形光伏组件的发电系统，其特征在于，
包括若干条平行排列的工字槽，所述工字槽为铝合金工字槽，相邻两条所述工字槽之间设有若干双玻异形光伏组件；
所述双玻异形光伏组件包括面板和背板，所述面板与背板之间设有光伏电池，所述背板下设有接线盒，所述接线盒引出光伏电缆连接端子；
所述工字槽包括上横梁、纵梁以及下横梁，所述上横梁、所述下横梁以及所述纵梁之间围成两侧的安装槽；
所述双玻异形光伏组件的两端分别插入相邻两个所述工字槽的所述安装槽内，并与其中一所述安装槽之间形成预留的空隙，所述光伏电缆连接端子插入所述空隙中；
相邻两个所述光伏电缆连接端子之间串联相接，多个所述双玻异形光伏组件串联后形成光伏组串，所述光伏组串从所述双玻异形光伏组件与所述工字槽较深侧之间预留的空隙中引出连接到逆变配电箱中，所述光伏组串与所述逆变配电箱形成完整的光伏发电系统，
所述双玻异形光伏组件与所述上横梁之间设有耐候密封胶，其与所述下横梁之间设有缓冲条，所述下横梁与承重梁固定连接。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于：
1、本发明光伏背板用普通绿色玻璃成本比TPT背板低，寿命长，耐压等级更高；
2、本发明强度高，方便踩踏清洁维护，同时工字槽与光伏线槽合二为一；
3、本发明提高了单位面积发电功率，节约安装面积节省国土面积；
4、本发明实现光伏建筑一体化，让光伏下面的空间产生利用价值；
5、综合降低光伏发电成本，包括无框组件成本和安装成本。
6、本发明符合个性化设计，满足绿色建筑需求。
7、与玻璃大棚一体，符合保温隔音等农牧业设施的功能性要求，采光灵活可调。
8、本发明替代平板双玻组件，减少因强度低产生的破损及简化安装；替代光伏瓦片，淘汰落后产能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A-A向的剖视图。
图3为图1中B-B向的剖视图。
图4为图1中C-C向的剖视图。
图5为本发明中工字槽的放大图。
图6为本发明双玻异形光伏组件安装过程示意图。
图7-12为本发明各个实施例中双玻异形光伏组件的结构示意图。
图13为本发明应用实施例中屋顶安装截面图。
在图中，1、承重梁；2、工字槽；3、异形玻璃；4、光伏电缆连接端子；5、缓冲条；6、耐候密封胶；7、螺钉；8、倒钩；9、锁边螺孔；10、安装槽。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
如图1-4所示，一种高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统，以总体朝下的双玻异形光伏为例，包括若干条平行排列的工字槽2。工字槽2为2mm的铝合金工字槽，铝合金工字槽为安装卡钳光伏玻璃组的辅材，不能当承重的梁使用，暴露在室外的铝合金槽耐腐蚀，钢材会锈蚀。
相邻两条工字槽2之间设有若干双玻异形光伏组件，双玻异形光伏组件包括面板、背板、以及设于面板与背板之间的光伏电池、背板下的接线盒，及接线盒引出的光伏电缆连接端子4。
在第一个实施例中，相邻两条工字槽2之间的间距为202.5-203.0cm，双玻异形光伏组件长200cm、宽52cm，包含3*12=36片电池片；在第二个实施例中，相邻两条工字槽2之间的间距为246.5-247.0cm，双玻异形光伏组件长244cm、宽35cm，包含2*15=30片电池片；在第三个实施例中，相邻两条工字槽2之间的间距为292.5-293.0cm，双玻异形光伏组件长290cm、宽35cm，包含2*18=36片电池片；在第四个实施例中，相邻两条工字槽2之间的间距为368.5-403.0cm，双玻异形光伏组件长366-400cm、宽35cm，包含50片电池片；在第五个实施例中，相邻两条工字槽2之间的间距为482.5-503.0cm，双玻异形光伏组件长480-500cm、宽35cm，包含2*30=60片电池片；在第六个实施例中，相邻两条工字槽2之间的间距为576.5-603.0cm，双玻异形光伏组件长574-600cm、宽35cm，包含2*36=72片电池片。
如图5所示，工字槽2包括上横梁、纵梁以及下横梁，工字槽2顶端窄底部宽，上横梁的宽度小于下横梁的宽度，工字槽2两边槽深也不同。
双玻异形光伏组件的一端插入工字槽2较深一侧的安装槽10内，双玻异形光伏组件的另一端拽回并插入另一平行工字槽2较浅一侧的安装槽10内，拽回后双玻异形光伏组件与工字槽2较深侧形成宽度为25至30mm的预留空隙。工字槽一边槽深一边槽浅容易卡钳安装光伏组件，同时锁边螺孔保证最边沿光伏板不容易滑落。
如图6所示，双玻异形光伏组件与工字槽2的安装过程：第一步双玻异形光伏组件靠接线盒一端插入工字槽较深侧；第二步双玻异形光伏组件放平准备拽回；第三步双玻异形光伏组件拽回后打胶，并将光伏电缆连接端子插入工字槽。
接线盒靠近较深工字槽2一侧，接线盒引出的光伏电缆连接端子4插入双玻异形光伏组件与工字槽2较深侧之间预留的空隙中，相邻两个双玻异形光伏组件的光伏电缆连接端子4串联相接，多个双玻异形光伏组件串联后形成光伏组串，组串的正负极光伏电缆从（双玻异形光伏组件与工字槽2较深侧之间预留的）空隙中引出连接到逆变配电箱中，光伏组串与逆变配电箱形成完整的光伏发电系统。双面玻璃强度高的同时，电气绝缘性能比传统TPT背板的高。
光伏电缆连接端子4为20mm光伏MC4端子，其尺寸能插入安装槽深槽侧的预留空隙中。整体平面发电比传统间隔安装矩阵式光伏面积多，安装时工字槽2有预留空隙，将传统光伏线槽及支架合二为一，可便于插入光伏电缆连接端子。
上横梁下侧设有像内扣的倒钩8，耐候密封胶6设于倒钩8所在位置。
双玻异形光伏组件与上横梁之间设有耐候密封胶6，其与下横梁之间设有缓冲条5（优选为发泡缓冲条），下横梁与承重梁1固定连接。下横梁上设有上下贯通的螺孔，螺钉7穿过螺孔固定连接工字槽2和承重梁1。
优选的，承重梁1为中空的方通钢梁、槽钢、C型钢、工字钢、木架或混泥土承重梁。
工字槽2的上横梁与纵梁，以及纵梁与下横梁之间，设置锁边螺孔，为防止安装时的高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统最边沿的双玻异形光伏组件沿工字槽2槽内滑出，在工字槽2端头设置光伏组件挡边条，螺钉7穿过挡边条和锁边螺孔固定双玻异形光伏组件边沿。
面板和背板分别为异形玻璃3与异形玻璃3、或异形玻璃3与平板玻璃、或平板玻璃与异形玻璃3。
如图7所示，背板为朝下的C型异形玻璃或U型异形玻璃，面板为平板玻璃；或背板为内嵌式平板玻璃，面板为朝下的U型玻璃，形成总体朝下的双玻异形光伏组件；如图8所示，背板为内嵌式朝下的C型异形玻璃或U型异形玻璃，面板为外嵌式朝下的U型玻璃，形成总体朝下的双玻异形光伏组件；如图9所示，背板为平板玻璃，面板为背靠式朝上的U型玻璃面板，形成总体朝上的双玻异形光伏组件；如图10所示，背板为背靠式朝下的C型异形玻璃或U型异形玻璃、面板为背靠式朝上的U型玻璃，形成总体上下背靠式的双玻异形光伏组件；如图11所示，背板为外嵌式朝上的U型玻璃，面板为内嵌式朝上的U型玻璃，形成总体朝上的双玻异形光伏组件；如图12所示，朝上的双玻异形光伏组件与朝下的双玻异形光伏组件间隔安装，代替光伏瓦片。
具体的，在图7-8中，表面平直总体朝下的双玻异形光伏组件：面板为高透光率平板玻璃，背板为C型玻璃背板或U型玻璃背板，太阳能光伏电池设于面板和背板之间，且面板和背板之间通过EVA或PVB或PO热熔胶膜连接；面板为外嵌式朝下的高透光率U型玻璃，背板为内嵌朝下C型玻璃背板或U型玻璃背板，太阳能光伏电池设于面板和背板之间，且面板和背板之间通过EVA或PVB或PO热熔胶膜连接。双玻异形光伏组件一端设有接线盒。
具体的，在图9-11中，面板总体朝上的双玻异形光伏组件：一个实施例为面板为朝上的光伏U型玻璃面板，背板为平板玻璃背板，太阳能光伏电池设于面板和背板之间，且面板和背板之间通过EVA或PVB或PO热熔胶膜连接；另一个实施例中，面板为朝上的光伏U型玻璃面板，背板为朝下的C型或U型的玻璃背板，太阳能光伏电池设于面板和背板之间，且面板和背板之间通过EVA或PVB或PO热熔胶膜连接；再一个实施例中，面板为朝上的内嵌式光伏U型玻璃面板，背板为朝上的U型的玻璃背板，太阳能光伏电池设于面板和背板之间，且面板和背板之间通过EVA或PVB或PO热熔胶膜连接。
具体的，在图12中，朝下的双玻异形光伏组件与采光U型玻璃或朝上的双玻异形光伏组件间隔安装，代替光伏瓦片。
背板为压花或浮法透明玻璃，烤漆涂色或自身带颜色的玻璃、蒙砂或镜面反光玻璃，面板为高透光率压花或浮法玻璃，其表面镀有减反射及自清洁膜层，或镀有带颜色的薄膜。
如图13所示，无框双玻异形光伏组件及其发电系统构成了UBIPV无框光伏建筑一体化屋面。在屋顶形成了异形光伏组件总体朝下，而屋面平整并具有倾斜安装排水功能，整个结构牢固，无边框节省成本，安装面积大，发电功率高。
本发明能够达到的技术效果为：
1、光伏组件的面板或背板采用类似钢材的C型或U型的异形玻璃，双玻夹胶结构，增加组件强度的同时降低背板成本节约封装边框成本、面板或背板不同颜色适应光伏建筑一体化的个性需求或背板反光提高发电效率。正面材料为封装了晶体硅、砷化镓、钙钛矿、铜铟镓硒或其他薄膜等光伏电池的平板玻璃或U型玻璃面板，面板玻璃材质为高透光率压花或浮法玻璃，其表面镀有减反射及自清洁膜层。背板与光伏面板形成夹胶玻璃的形式，这种表面平直总体朝下的双玻绝缘异形组件耐压1500V以上，以适应行业新技术发展。同样，将光伏面板设计成U型朝上，背板为平板玻璃、U/C型玻璃背靠式朝下或U型玻璃外嵌式朝上，也形成夹胶玻璃形式，这种总体朝上的双玻异形光伏组件也耐压1500V，满足少数场合需求。
2、降低光伏安装成本，解决防水及实现光伏建筑一体化。无框双玻异形光伏组件的安装与U型玻璃安装一样，由于其风荷载强度高于1千牛每平方米（可以踩踏方便维护），只需将表面平直的双玻异形光伏组件两端卡在安装槽内，对安装槽表面缝隙及相邻光伏玻璃边沿预留的热膨胀缝隙打胶密封，无需在每块光伏组件边沿设置安装框架，也无需在光伏组件底部增加支撑支架，节约安装材料及人工成本。与U型玻璃安装不同的是合理设计安装倾斜角，将光伏直流电缆隐藏在安装工字槽内，节约直流线缆线槽的施工。
针对不同的光伏建筑一体化，还有另一种安装方式，即总体朝下的双玻异形组件与总体朝上的双玻异形光伏组件，或总体朝下的双玻异形组件与朝上的采光U型玻璃间隔安装，相互对扣。这种安装方式同样节约成本，并取代现有光伏瓦片。
3、间接提高单位面积发电功率：成片安装无需矩阵式安装的维修通道，光伏组件之间无安装支架、或边框不占用发电面积，安装面积平均每平方在160W以上。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，包括若干条平行排列的工字槽，相邻两条所述工字槽之间设有若干双玻异形光伏组件；
所述双玻异形光伏组件包括面板和背板，所述面板与所述背板之间设有光伏电池，所述背板下设有接线盒，所述接线盒引出光伏电缆连接端子；
所述工字槽包括上横梁、纵梁以及下横梁，所述上横梁、所述下横梁以及所述纵梁之间围成两侧的安装槽；
所述双玻异形光伏组件的两端分别插入相邻两个所述工字槽的所述安装槽内，并与其中一所述安装槽之间形成预留的空隙，所述光伏电缆连接端子插入所述空隙中；
所述双玻异形光伏组件与所述上横梁之间设有耐候密封胶，其与所述下横梁之间设有缓冲条，所述下横梁与承重梁固定连接。
2.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，两侧的所述安装槽的槽深不同，所述双玻异形光伏组件的一端插入所述安装槽较深的一侧，所述双玻异形光伏组件的另一端拽回并插入另一所述工字槽的所述安装槽较浅的一侧，拽回后所述双玻异形光伏组件与所述安装槽较深的一侧之间形成所述空隙，所述接线盒靠近所述工字槽较深的一侧。
3.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，所述下横梁上设有上下贯通的螺孔，螺钉穿过所述螺孔固定连接所述工字槽和所述承重梁。
4.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，所述上横梁与所述纵梁、所述纵梁与所述下横梁之间设于锁边螺孔，所述工字槽端头设置光伏组件挡边条，螺钉穿过所述挡边条和所述锁边螺孔固定所述双玻异形光伏组件边沿。
5.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，所述上横梁的宽度小于所述下横梁的宽度。
6.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，所述上横梁下侧设有像内扣的倒钩，所述耐候密封胶设于所述倒钩所在位置。
7.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，所述背板为朝下的C型异形玻璃或U型异形玻璃，所述面板为平板玻璃或外嵌式朝下的U型玻璃面板。
8.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，所述背板为平板玻璃、背靠式朝下的C型异形玻璃或U型异形玻璃，所述所述面板为朝上的U型异形玻璃。
9.根据权利要求1所述的高强度无框双玻异形光伏组件，其特征在于，所述背板为压花或浮法透明玻璃，烤漆涂色或自身带颜色的玻璃、蒙砂或镜面反光玻璃；所述面板为高透光率压花或浮法玻璃，其表面镀有减反射及自清洁膜层，或镀有带颜色的薄膜。
10.一种高强度无框双玻异形光伏组件的发电系统，其特征在于，
包括若干条平行排列的工字槽，所述工字槽为铝合金工字槽，相邻两条所述工字槽之间设有若干双玻异形光伏组件；
所述双玻异形光伏组件包括面板和背板，所述面板与背板之间设有光伏电池，所述背板下设有接线盒，所述接线盒引出光伏电缆连接端子；
所述工字槽包括上横梁、纵梁以及下横梁，所述上横梁、所述下横梁以及所述纵梁之间围成两侧的安装槽；
所述双玻异形光伏组件的两端分别插入相邻两个所述工字槽的所述安装槽内，并与其中一所述安装槽之间形成预留的空隙，所述光伏电缆连接端子插入所述空隙中；
相邻两个所述光伏电缆连接端子之间串联相接，多个所述双玻异形光伏组件串联后形成光伏组串，所述光伏组串从所述双玻异形光伏组件与所述工字槽较深侧之间预留的空隙中引出连接到逆变配电箱中，所述光伏组串与所述逆变配电箱形成完整的光伏发电系统，
所述双玻异形光伏组件与所述上横梁之间设有耐候密封胶，其与所述下横梁之间设有缓冲条，所述下横梁与承重梁固定连接。
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