CN108039860A - 带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面及施工方法，路面包括多个相互拼接并安装在路面结构承重层上的面层单元，面层单元包括底座、多块条形光伏太阳能电池板、转盘组、透光保护板、转动驱动电机和摆动驱动机构，底座上开设有阶梯安装槽，转盘组安装在阶梯安装槽的上下槽内，各条形光伏太阳能电池板呈间隔倾斜活动布置在转盘组上，转动驱动电机安装在转盘组下部并与转盘组连接，摆动驱动机构安装在转盘组上部并与各条形光伏太阳能电池板连接，透光保护板与阶梯安装槽的上槽密封连接。方法包括S1：零部件预制；S2：面层单元预制；S3：拼接；S4：固定。本发明具有结构稳定耐用、发电效率高、使用环保、便于施工的优点。

Description

带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面及施工方法

技术领域

本发明主要涉及道路工程、智能交通技术及光伏太阳能技术，尤其涉及一种带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面及施工方法。

背景技术

本着可持续发展的原则，探索可以替代非再生能源的可再生能源成为当今世界研究和开发利用的热点。但公路建设具有占地面积大，功能单一的特点。除在路基地下埋设管网及地上路域绿化以外，占大部分空间的路面仅供行人行车之用。因此，在我国土地资源日趋紧张的形式下，如何充分利用公路的建筑空间并拓展其使用功能将是交通基础设施建设的重点研究方向之一。

在专利（201410142523.X）中已经提出了一种光伏发电路面，但在厚度有限的空间内，如何满足不同纬度地区不同季节时刻的太阳高度角，以及迎合太阳光照射方位的需求是提高太阳能路面发电效能的关键之一。目前，美国、法国、荷兰等国家的太阳能路面均是以将电池板水平放置的实体结构为基础，并将其水平固定在底板和透光层之间，所研发的太阳能路面对不同地区不同的太阳方位没有加以区分，对阳光的利用率不足。因此，如何处理电池板的利用效率与阳光照射方向之间的关系是目前要解决的关键技术之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构稳定耐用、发电效率高、使用环保、便于施工的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面及施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，包括多个面层单元，各面层单元相互拼接并安装在路面结构承重层上，所述面层单元包括底座、多块条形光伏太阳能电池板、转盘组、透光保护板、转动驱动电机和摆动驱动机构，所述底座上开设有阶梯安装槽，所述转盘组安装在阶梯安装槽的上下槽内，各所述条形光伏太阳能电池板呈间隔倾斜活动布置在转盘组上，所述转动驱动电机安装在转盘组下部并与转盘组连接，所述摆动驱动机构安装在转盘组上部并与各条形光伏太阳能电池板连接，所述透光保护板与阶梯安装槽的上槽密封连接、且透光保护板与底座上表面平齐。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述转盘组上还装设有光感模块，所述光感模块与转动驱动电机和摆动驱动机构信号联接。

所述转盘组包括下转盘和上转盘，所述下转盘与阶梯安装槽的下槽间隙配合、且下转盘与底部的转动驱动电机连接，所述上转盘与阶梯安装槽的上槽间隙配合并承载在下转盘上，各条形光伏太阳能电池板和摆动驱动机构安装在上转盘上。

所述摆动驱动机构包括摆动驱动电机、摆杆和连杆，所述摆动驱动电机安装在上转盘上并与光感模块信号联接，所述摆杆与摆动驱动电机的输出端连接，所述连杆安装在摆杆上，各条形光伏太阳能电池板呈间隔倾斜布置在连杆上并与连杆活动铰接。

所述下转盘、上转盘以及底座的中心位置均开设能通至路面结构承重层的透气过线孔。

所述底座设置为空心结构。

一种基于上述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面的施工方法，包括以下步骤：

S1：零部件预制：根据施工范围确定面层单元的数量，根据面层单元的数量再预制相应的底座、条形光伏太阳能电池板、下转盘、上转盘、透光保护板、转动驱动电机、摆动驱动电机、摆杆、连杆和光感模块；

S2：面层单元预制：将各零部件进行组装形成多个面层单元；

S3：拼接：将各面层单元拼接铺设在路面结构承重层上，并使接电线穿过各透气过线孔后由路面结构承重层处引出与发电系统连接；

S4：固定：对各面层单元的间隙打胶进行固定。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S2中，按照零部件的位置由下向上进行依次安装。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，施工时，先根据施工范围确定面层单元的数量，根据面层单元的数量再预制相应的底座、条形光伏太阳能电池板、转盘组、透光保护板、转动驱动电机、摆动驱动机构和光感模块，将各零部件进行组装形成多个面层单元，各面层单元拼接铺设在路面结构承重层上，并使接电线由路面结构承重层处引出与发电系统连接，对各面层单元的间隙打胶进行固定。较传统结构而言，该转动驱动电机和摆动驱动机构可依据不同纬度太阳高度角、不同道路路线平面线形走向、纵坡坡度和横坡坡度，以及不同路面结构承载能力要求，调节微阵列条形光伏太阳能电池板的倾角、朝向、间距和几何尺寸并始终正对阳光，充分发挥条形光伏太阳能电池板的发电效率，有效开发利用道路太阳能清洁能源，同时具有足够的承载能力和耐久性及优良的表面抗滑、耐磨、平整和低眩等路用性能，实现高速安全行车和高效清洁发电双重目标，并实施绿色交通和智慧交通策略，其应用前景广阔，可带来显著的经济、社会和环境效益。本发明的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面的施工方法，具备上述带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面相应的技术效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中面层单元立体分解示意图。

图3是本发明中条形光伏太阳能电池板与上转盘的装配结构示意图。

图4是本发明中面层单元立体分解示意图。

图5是本发明带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面施工方法的流程示意图。

图中各标号表示：

1、面层单元；11、底座；111、阶梯安装槽；12、条形光伏太阳能电池板；13、转盘组；131、下转盘；132、上转盘；14、透光保护板；15、转动驱动电机；16、摆动驱动机构；161、摆动驱动电机；162、摆杆；163、连杆；17、光感模块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图4示出了本发明带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面的一种实施例，包括多个面层单元1，各面层单元1相互拼接并安装在路面结构承重层上，面层单元1包括底座11、多块条形光伏太阳能电池板12、转盘组13、透光保护板14、转动驱动电机15和摆动驱动机构16，底座11上开设有阶梯安装槽111，转盘组13安装在阶梯安装槽111的上下槽内，各条形光伏太阳能电池板12呈间隔倾斜活动布置在转盘组13上，转动驱动电机15安装在转盘组13下部并与转盘组13连接，摆动驱动机构16安装在转盘组13上部并与各条形光伏太阳能电池板12连接，透光保护板14与阶梯安装槽111的上槽密封连接、且透光保护板14与底座11上表面平齐。施工时，先根据施工范围确定面层单元1的数量，根据面层单元1的数量再预制相应的底座11、条形光伏太阳能电池板12、转盘组13、透光保护板14、转动驱动电机15、摆动驱动机构16和光感模块17，将各零部件进行组装形成多个面层单元1，各面层单元1拼接铺设在路面结构承重层上，并使接电线由路面结构承重层处引出与发电系统连接，对各面层单元1的间隙打胶进行固定。较传统结构而言，该转动驱动电机15和摆动驱动机构16可依据不同纬度太阳高度角、不同道路路线平面线形走向、纵坡坡度和横坡坡度，以及不同路面结构承载能力要求，调节微阵列条形光伏太阳能电池板12的倾角、朝向、间距和几何尺寸并始终正对阳光，充分发挥条形光伏太阳能电池板12的发电效率，有效开发利用道路太阳能清洁能源，同时具有足够的承载能力和耐久性及优良的表面抗滑、耐磨、平整和低眩等路用性能，实现高速安全行车和高效清洁发电双重目标，并实施绿色交通和智慧交通策略，其应用前景广阔，可带来显著的经济、社会和环境效益。

本实施例中，转盘组13上还装设有光感模块17，光感模块17与转动驱动电机15和摆动驱动机构16信号联接。该光感模块17的设置能对实时光感并对转动驱动电机15和摆动驱动机构16进行控制，实现了光强度追踪的自动化。

本实施例中，转盘组13包括下转盘131和上转盘132，下转盘131与阶梯安装槽111的下槽间隙配合、且下转盘131与底部的转动驱动电机15连接，上转盘132与阶梯安装槽111的上槽间隙配合并承载在下转盘131上，各条形光伏太阳能电池板12和摆动驱动机构16安装在上转盘132上。该结构中，上转盘132的设置作为各条形光伏太阳能电池板12和摆动驱动机构16的安装承载基础，下转盘131主要用于带动上转盘132转动。

本实施例中，摆动驱动机构16包括摆动驱动电机161、摆杆162和连杆163，摆动驱动电机161安装在上转盘132上并与光感模块17信号联接，摆杆162与摆动驱动电机161的输出端连接，连杆163安装在摆杆162上，各条形光伏太阳能电池板12呈间隔倾斜布置在连杆163上并与连杆163活动铰接。该结构中，当摆动驱动电机161工作时，摆杆162会进行摆动，从而带动连杆163移动，由于各条形光伏太阳能电池板12和连杆163活动铰接，故会带动各条形光伏太阳能电池板12绕铰点转动，从而改变倾角、间距和整个光照几何尺寸。

本实施例中，下转盘131、上转盘132以及底座11的中心位置均开设能通至路面结构承重层的透气过线孔。该结构中，一方面接电线穿过过透气过线孔与埋置于承重层上埋设的管网之中的主路电线连接，实现发电；另一方面透气过线孔能实现透气效果，防止阶梯安装槽111出现水雾。

本实施例中，底座11设置为空心结构。空心结构一方面能实现减重，另一方面，利于转动驱动电机15的安装。

透光保护板14可为透光高强、抗滑耐磨且可固结的树脂、硅树脂、聚氨酯、塑料、玻璃、钢化玻璃、陶瓷等一种透明材料或多种材料复合的透明混凝土。铰接条形光伏太阳能电池板12的摆杆162和连杆163可采用钢丝、碳纤维、土工合成材料、塑料等轻质高强材料。底座11为专门制备的空心板块结构，所用材料为具有足够承载能力、防排水性能良好且易于成型的水泥混凝土、钢筋混凝土、聚合物混凝土、高分子聚合物材料、废旧塑料等；其中路面结构承重层，也可利用常规的水泥混凝土路面、沥青混凝土路面或半刚性基层等路面结构层。其平面形状可为任意易于平面拼嵌且结构稳固的矩形或六边形等可紧密嵌锁的模块；宽度可根据道路车道宽度、路面宽度和方便拼装通过设计确定，一般不宜小于30cm；长度可根据方便拼装、太阳能路面铺设长度通过设计确定，一般不宜小于30cm；厚度可根据路面结构承载能力的要求通过设计确定，一般不宜小于7cm。可追踪光源的微阵列光伏电池组太阳能路面发电系统集成。通过微阵列光伏电池组发电功率的电路设计，将电线按设计的串、并联方式连接电路，并设置电路保护装置；主路电线都埋置于承重层上埋设的管网之中，并将其接入蓄电池储能，或接入智慧道路系统供电，或通过逆变器转换并网发电；最终形成具有高效发电的路面发电系统。所述电线管网可用PVC管等制备，并做好防排水措施。

图1至图5示出了本发明基于上述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面的施工方法的一种实施例，包括以下步骤：

S1：零部件预制：根据施工范围确定面层单元1的数量，根据面层单元1的数量再预制相应的底座11、条形光伏太阳能电池板12、下转盘131、上转盘132、透光保护板14、转动驱动电机15、摆动驱动电机161、摆杆162、连杆163和光感模块17；

S2：面层单元1预制：将各零部件进行组装形成多个面层单元1；

S3：拼接：将各面层单元1拼接铺设在路面结构承重层上，并使接电线穿过各透气过线孔后由路面结构承重层处引出与发电系统连接；

S4：固定：对各面层单元1的间隙打胶进行固定。

本实施例中，在步骤S2中，按照零部件的位置由下向上进行依次安装。

采用该方法，可依据不同纬度太阳高度角、不同道路路线平面线形走向、纵坡坡度和横坡坡度，以及不同路面结构承载能力要求，调节微阵列条形光伏太阳能电池板12的倾角、朝向、间距和几何尺寸并始终正对阳光，充分发挥条形光伏太阳能电池板12的发电效率，有效开发利用道路太阳能清洁能源，同时具有足够的承载能力和耐久性及优良的表面抗滑、耐磨、平整和低眩等路用性能，实现高速安全行车和高效清洁发电双重目标，并实施绿色交通和智慧交通策略，其应用前景广阔，可带来显著的经济、社会和环境效益。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，包括多个面层单元（1），各面层单元（1）相互拼接并安装在路面结构承重层上，其特征在于：所述面层单元（1）包括底座（11）、多块条形光伏太阳能电池板（12）、转盘组（13）、透光保护板（14）、转动驱动电机（15）和摆动驱动机构（16），所述底座（11）上开设有阶梯安装槽（111），所述转盘组（13）安装在阶梯安装槽（111）的上下槽内，各所述条形光伏太阳能电池板（12）呈间隔倾斜活动布置在转盘组（13）上，所述转动驱动电机（15）安装在转盘组（13）下部并与转盘组（13）连接，所述摆动驱动机构（16）安装在转盘组（13）上部并与各条形光伏太阳能电池板（12）连接，所述透光保护板（14）与阶梯安装槽（111）的上槽密封连接、且透光保护板（14）与底座（11）上表面平齐。

2.根据权利要求1所述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，其特征在于：所述转盘组（13）上还装设有光感模块（17），所述光感模块（17）与转动驱动电机（15）和摆动驱动机构（16）信号联接。

3.根据权利要求2所述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，其特征在于：所述转盘组（13）包括下转盘（131）和上转盘（132），所述下转盘（131）与阶梯安装槽（111）的下槽间隙配合、且下转盘（131）与底部的转动驱动电机（15）连接，所述上转盘（132）与阶梯安装槽（111）的上槽间隙配合并承载在下转盘（131）上，各条形光伏太阳能电池板（12）和摆动驱动机构（16）安装在上转盘（132）上。

4.根据权利要求3所述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，其特征在于：所述摆动驱动机构（16）包括摆动驱动电机（161）、摆杆（162）和连杆（163），所述摆动驱动电机（161）安装在上转盘（132）上并与光感模块（17）信号联接，所述摆杆（162）与摆动驱动电机（161）的输出端连接，所述连杆（163）安装在摆杆（162）上，各条形光伏太阳能电池板（12）呈间隔倾斜布置在连杆（163）上并与连杆（163）活动铰接。

5.根据权利要求4所述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，其特征在于：所述下转盘（131）、上转盘（132）以及底座（11）的中心位置均开设能通至路面结构承重层的透气过线孔。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面，其特征在于：所述底座（11）设置为空心结构。

7.一种基于权利要求5所述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：零部件预制：根据施工范围确定面层单元（1）的数量，根据面层单元（1）的数量再预制相应的底座（11）、条形光伏太阳能电池板（12）、下转盘（131）、上转盘（132）、透光保护板（14）、转动驱动电机（15）、摆动驱动电机（161）、摆杆（162）、连杆（163）和光感模块（17）；

S2：面层单元（1）预制：将各零部件进行组装形成多个面层单元（1）；

S3：拼接：将各面层单元（1）拼接铺设在路面结构承重层上，并使接电线穿过各透气过线孔后由路面结构承重层处引出与发电系统连接；

S4：固定：对各面层单元（1）的间隙打胶进行固定。

8.根据权利要求7所述的带追踪系统的微阵列光伏电池组太阳能路面施工方法，其特征在于：在步骤S2中，按照零部件的位置由下向上进行依次安装。