CN106406364B - 双轴跟踪式光伏或光热支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轴跟踪式光伏或光热支架，包括设置在纵向两端的左、右承载架，位于左、右承载架对应的柔性索回转单元之间设置有柔性索架，柔性索架包括自上而下设置在左、右承载架对应矩形柔性索框前、后侧竖向索体上的弧垂索、第一水平载荷索、第二水平载荷索；所述弧垂索、第一水平载荷索的两端分别与对应矩形柔性索框的前、后侧竖向索体相固定，第二水平载荷索两端分别绕过对应矩形柔性索框的前、后侧竖向索体上的所述升降定滑轮与对应的一个升降驱动装置相连接；位于矩形柔性索框前、后侧竖向索体上的弧垂索与第一水平载荷索之间沿纵向间隔设置有多个吊弦。本发明整体结构简单稳定，成本低，调节简单准确，适合工程推广应用。

Description

双轴跟踪式光伏或光热支架

技术领域

本发明涉及光伏或光热支架，尤其是涉及双轴跟踪式光伏或光热支架。

背景技术

随着能源供应日趋紧张和全球碳排放限制，太阳能作为取之不尽的清洁能源其应用领域日趋扩大，太阳能光伏发电和太阳能光热发电是太阳能应用的主流发展方向。目前，太阳能光伏发电和光热发电多采取地面安装钢架来支撑光伏板和光热管方式。地面安装钢架所存在的不足是：1、占地面积大，刚性支架安装对地面条件要求高，破坏地表植被，消耗大量钢材，成本高。2、波动性强，非中午时段光伏板和光热管前面板保护玻璃对太阳光反射作用导致光伏板和光热管发电时间短，效率低。3、现有的光伏/光热支架中的跟踪系统多使用齿轮传动结构、推杆连杆结构、液压缸或轴承等，齿轮和推杆连杆结构在野外使用易因支架的震动损坏，而液压系统和轴承的润滑要求高，安装和维修成本高，使用寿命短。

中国专利CN205336197U公开了一种可调倾角柔性支架，该柔性支架只能实现单轴跟踪，不能实现双轴跟踪，发电效率低；由于该柔性支架通过曲柄连杆驱动装置带动可调倾角固定装置转动，可调倾角固定装置中的减速机构和多级连杆与光伏平台之间是刚性连接，柔性钢索的风致跳动与电机运动之间存在干涉冲击破坏作用，造成该柔性支架无法稳定工作，不能在实际工程中应用。同时，该柔性支架没有解决柔性索、光伏板和光热管的重力导致的柔性索下垂问题和恶劣天气下柔性索的跳动和摆动问题，以及春、夏、秋、冬季节温度变化带来的钢索热胀冷缩造成的结构稳定性问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种双轴跟踪式光伏或光热支架。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的双轴跟踪式光伏或光热支架，包括设置在纵向两端的左、右承载架，所述左、右承载架结构相同，均包括：

沿横向间隔设置的前、后立柱，所述前、后立柱之间通过上横梁和下横梁相连接构成矩形框架，所述矩形框架内设置有至少一个柔性索回转单元，所述柔性索回转单元由分别设置在所述上横梁和下横梁上的两定滑轮、和绕过四个所述定滑轮轮槽设置的矩形柔性索框构成，四个定滑轮中的其中之一为由动力源驱动的主动轮，位于所述矩形柔性索框的前、后侧竖向索体上分别固定有升降定滑轮；

位于所述左、右承载架对应的柔性索回转单元之间设置有柔性索架，所述柔性索架包括：自上而下间隔设置在左、右承载架对应矩形柔性索框前、后侧竖向索体上的弧垂索、第一水平载荷索、第二水平载荷索；所述弧垂索、第一水平载荷索的两端分别与对应矩形柔性索框的所述前、后侧竖向索体相固定，所述第二水平载荷索两端分别绕过对应矩形柔性索框的前、后侧竖向索体上的所述升降定滑轮与对应的一个升降驱动装置相连接；位于矩形柔性索框前、后侧竖向索体上的弧垂索与第一水平载荷索之间沿纵向间隔设置有多个吊弦；

所述柔性索架上沿纵向间隔设置有多个光伏板或光热管；所述光伏板或光热管的顶部前、后两端分别与对应的所述第一水平载荷索相连接，光伏板或光热管的底部前、后两端分别与对应的所述第二水平载荷索相连接。

所述横梁为刚性横梁或钢索横梁。

所述四个定滑轮中的其中之一为由电机驱动的主动轮。

所述升降驱动装置为垂直向上固定在所述下横梁下方地面上的电动推杆、丝杠副、气缸或气囊。

所述弧垂索、第一水平载荷索、第二水平载荷索为钢绞线、钢绳、钢缆、钢索或钢链。

所述每个光伏板或光热管的上边缘中间位置处分别连接有垂直向下设置的挠性支撑柱。

本发明优点在于采用高空柔性悬挂方式有效解决了传统光伏/光热支架存在的上述问题。具体表现为：

1、光伏板或光热管安装在高空中，减少了光伏、光热电站的占地面积，降低了光伏、光热电站对土地条件的依赖性；光伏板或光热管下方的土地还可以二次利用且不破坏地表条件，尤其是在对于地形复杂、地面条件较差的地区以及水池鱼塘等大跨度地区更显示出其优越性；与传统的光伏或光热支架相比，本发明钢材用量少，原材料造价成本低，施工安装成本低，运行维护成本低，使用寿命长，更有利于光伏、光热电站的推广应用。

2、双轴跟踪系统能够跟踪地球自转带来的东西向太阳光角度变化，实时调整光伏板或光热管的朝向，同时可根据不同季节太阳高度角变化调节光伏板或光热管俯仰角度，全方位追踪太阳光，使太阳光方向与光伏板和光热管垂直，提高光伏板或光热管对太阳光的吸收效率和时长，增加发电量。

3、所用的双轴调节系统通过钢丝绳和滑轮组成，没有齿轮、连杆等机械传动结构，恶劣天气对光伏板或光热管支架稳定性的影响小，整体结构简单稳定，寿命长，成本低，调节方法简单准确，适合工程推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是实施例1中所述光伏板22或光热管处于上午时段的状态示意图。

图3是实施例1中所述光伏板22或光热管处于中午时段的状态示意图。

图4是实施例1中所述光伏板22或光热管处于下午时段的状态示意图。

图5是实施例1中所述光伏板22或光热管仰角增大的状态示意图。

图6是实施例1中所述光伏板22或光热管仰角减小的状态示意图。

图7是本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1：

如图1-6所示，本发明所述的双轴跟踪式光伏或光热支架，包括自北向南纵向间隔设置的左承载架和右承载架，左承载架位于北侧，右承载架位于南侧；左承载架和右承载架结构相同，均包括：

沿横向间隔设置的前立柱1和后立柱2，前、后立柱1、2之间通过上横梁3和下横梁4相连接构成矩形框架，前、后立柱1、2在施工安装固定后采用斜拉支撑索5辅助固定，用于抵消上、下横梁3、4上的载荷拉力；矩形框架内设置有一个柔性索回转单元，柔性索回转单元由分别设置在上横梁3上的两个定滑轮6和下横梁4上的两个定滑轮7、和绕过该四个定滑轮6、7的轮槽构成的矩形柔性索框组成，位于上横梁3后端处的定滑轮6为主动定滑轮，其轮轴与安装在上横梁3上的电机8轴传动连接；位于矩形柔性索框的前、后侧竖向索体9、10上分别固定有升降定滑轮11、12；前、后立柱1、2上位于对应升降定滑轮11、12的上、下方分别固定有与矩形柔性索框滚动配合的导向滑轮8.2。

位于左、右承载架上的柔性索回转单元之间设置有柔性索架，柔性索架包括：自上而下间隔设置在左承载架的矩形柔性索框（以下称之为：左矩形柔性索框）与右承载架的矩形柔性索框（以下称之：为右矩形柔性索框）之间的三层钢索；顶层钢索为两根弧垂索，第一根弧垂索13的两端与分别与左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的后侧竖向索体10、10.1上端固定连接，第二根弧垂索14的两端分别与左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的前侧竖向索体9、9.1的上端固定连接；中间层钢索为两根第一水平载荷索，第一根第一水平载荷索15的两端与分别与左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的后侧竖向索体10、10.1中部固定连接，第二根第一水平载荷索16的两端分别与左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的前侧竖向索体9、9.1中部固定连接；底层钢索为两根第二水平载荷索，第一根第二水平载荷索17的两端分别绕过固定在左矩形柔性索框和右矩形柔性索框后侧竖向索体10、10.1上的升降定滑轮12、12.1，然后分别与固定在左承载架和右承载架下横梁4、4.1下方地面上的电动推杆18、18.1（当然，也可以是丝杠副、油缸或气缸）动力杆连接，第二根第二水平载荷索19的两端分别绕过固定在左矩形柔性索框和右矩形柔性索框前侧竖向索体9、9.1上的升降定滑轮11、11.1，然后分别与固定在左承载架和右承载架下横梁4、4.1下方地面上的电动推杆18、18.1（当然，也可以是丝杠副、油缸或气缸）动力杆连接；第一根弧垂索13与第一根第一水平载荷索15之间沿纵向间隔通过多个吊弦20相连接，第二根弧垂索14与第二根第一水平载荷索16之间沿纵向同样间隔通过多个吊弦21相连接；两根弧垂索13、14用于提拉固定两根第一水平载荷索15、16，使两根第一水平载荷索15、16始终保持水平状态，满足实际应用要求。

柔性索架上沿纵向间隔设置有多个光伏板22或光热管；光伏板或光热管的顶部前、后两端分别与第二根第一水平载荷索16、第一根第一水平载荷索15相连接，光伏板22或光热管的底部前、后两端分别与第二根第二水平载荷索19、第一根第二水平载荷索17相连接，每个光伏板22或光热管的上边缘中间位置处分别连接有垂直向下设置的挠性支撑柱23。挠性支撑柱23，两根弧垂索13、14，吊弦20、21，两根第一水平载荷索15、16和两根第二水平载荷索17、19共同构成一个能有效抵抗外界环境作用造成的柔性索架上下跳动、左右摆动，以提高柔性索架的稳定，满足实际工程应用的需求。

光伏板22或光热管受光面东西向旋转的实现方式为：

本发明通过电机8和电机8.1同步驱动左、右矩形柔性索框顺时针转动，带动第一根弧垂索13和第一根第一水平载荷索15高度升高而第二根弧垂索14和第二根第一水平载荷索16高度降低，从而使得光伏板22或光热管的受光面自东向西转动。图2所示为光伏板22或光热管处于上午时段的状态示意图（受光面朝向东南方）；图3所示为光伏板22或光热管处于中午时段的状态示意图（受光面朝向南方）；图4所示为光伏板22或光热管处于下午时段的状态示意图（受光面朝向西南方）。

光伏板22或光热管受光面仰角调节的实现方式为：

如图5、图1所示，当左承载架下横梁4下方地面上的电动推杆18动力杆向下收缩时，右承载架下横梁4.1下方地面上的电动推杆18.1动力杆同步向上伸出，驱动两根第二水平载荷索17、19向左承载架方向运动，从而带动光伏板22或光热管下端向下转动，光伏板22或光热管的仰角增大；

同理，如图6、图1所示，当左承载架下横梁4下方地面上的电动推杆18动力杆向上伸出时，右承载架下横梁4.1下方地面上的电动推杆18.1动力杆同步向下收缩，驱动两根第二水平载荷索17、19向右承载架方向运动，从而带动光伏板22或光热管下端向上转动，光伏板22或光热管的仰角减小。

实施例2：

如图7所示，本实施例所述双轴跟踪式光伏或光热支架的结构与实施例1结构相同，也包括包括自北向南纵向间隔设置的左承载架和右承载架，左承载架位于北侧，右承载架位于南侧；左承载架和右承载架结构相同。本实施例与实施例1的不同之处仅在于矩形框架内设置有四个柔性索回转单元，形成阵列平台而扩大规模，进而由多个上述平台级联形成大规模双轴跟踪式光伏/光热电站。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种双轴跟踪式光伏或光热支架，其特征在于：包括设置在纵向两端的左、右承载架，所述左、右承载架结构相同，均包括：

沿横向间隔设置的前、后立柱，所述前、后立柱之间通过上横梁和下横梁相连接构成矩形框架，所述矩形框架内设置有至少一个柔性索回转单元，所述柔性索回转单元由分别设置在所述上横梁和下横梁上的两定滑轮、和绕过四个所述定滑轮轮槽设置的矩形柔性索框构成；四个定滑轮中的其中之一为由动力源驱动的主动轮，位于所述矩形柔性索框的前、后侧竖向索体上分别固定有升降定滑轮；

位于所述左、右承载架对应的柔性索回转单元之间设置有柔性索架，所述柔性索架包括：自上而下间隔设置在左、右承载架对应矩形柔性索框前、后侧竖向索体上的弧垂索、第一水平载荷索、第二水平载荷索；所述弧垂索、第一水平载荷索的两端分别与对应矩形柔性索框的所述前、后侧竖向索体相固定，所述第二水平载荷索两端分别绕过对应矩形柔性索框的前、后侧竖向索体上的所述升降定滑轮与对应的一个升降驱动装置相连接；位于矩形柔性索框前、后侧竖向索体上的弧垂索与第一水平载荷索之间沿纵向间隔设置有多个吊弦；

所述柔性索架上沿纵向间隔设置有多个光伏板或光热管；所述光伏板或光热管的顶部前、后两端分别与对应的所述第一水平载荷索相连接，光伏板或光热管的底部前、后两端分别与对应的所述第二水平载荷索相连接。

2.根据权利要求1所述的双轴跟踪式光伏或光热支架，其特征在于：所述横梁为刚性横梁或钢索横梁。

3.根据权利要求1或2所述的双轴跟踪式光伏或光热支架，其特征在于：所述四个定滑轮中的其中之一为由电机驱动的主动轮。

4.根据权利要求1或2所述的双轴跟踪式光伏或光热支架，其特征在于：所述升降驱动装置为垂直向上固定在所述下横梁下方地面上的电动推杆、丝杠副、油缸、气缸或气囊。

5.根据权利要求1或2所述的双轴跟踪式光伏或光热支架，其特征在于：所述弧垂索、第一水平载荷索、第二水平载荷索为钢绞线、钢绳、钢缆、钢索或钢链。

6.根据权利要求1或2所述的双轴跟踪式光伏或光热支架，其特征在于：所述每个光伏板或光热管的上边缘中间位置处分别连接有垂直向下设置的挠性支撑柱。

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