CN108462460B - 一种光伏发电装置及供电系统 - Google Patents

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Abstract

一种光伏发电装置及供电系统,属于电池领域。光伏发电装置包括安装架、滑动机构、电池组件以及指向调整器。其中,安装架被构造来固定于建筑物。滑动机构安装于安装架。电池组件包括相互匹配的电池架、可折叠电池板。电池架可移动地设置于滑动机构,可折叠电池板可转动地连接于电池架。指向调整器被配置来根据光照条件独立地调整电池架和可折叠电池板中的一者或两者以使可折叠电池板能够追踪太阳运动。本发明提供的光伏发电装置能够更好地利用建筑物的外部空间,并且可以有效利用光能。

Description

一种光伏发电装置及供电系统
技术领域
本发明涉及电池领域,具体而言,涉及一种光伏发电装置及供电系统。
背景技术
光伏发电装置通常指的是太阳能电池。光伏发电装置在闲置空地缺少的地区,常常被作为光伏建筑一体化系统的重要组成部分。目前,光伏发电装置多安装在建筑物表面,如外墙面或屋顶。由于光伏发电装置可以在不占用新的土地,且有效地利用现有土地,其不仅起到利用光能发电的作用,同时还可以起到保温的作用。现有技术中,光伏发电装置被通过支架或者以幕墙的形式安装于建筑物。然而,光伏发电装置多采用机械固定的方式被固定于建筑物,往往安装之后难以再进行移动。这将严重影响建筑物室内的采光。
发明内容
为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题,本发明提出了一种光伏发电装置及供电系统。
本发明是这样实现的:
在第一方面,本发明实施例提供了一种光伏发电装置。
光伏发电装置包括:
安装架,安装架被构造来固定于建筑物;
滑动机构,滑动机构安装于安装架;
电池组件,电池组件包括相互匹配的电池架、可折叠电池板,电池架可移动地设置于滑动机构,可折叠电池板可转动地连接于电池架;
指向调整器,指向调整器被配置来根据光照条件独立地调整电池架和可折叠电池板中的一者或两者以使可折叠电池板能够追踪太阳运动。
在其他的一个或多个示例中,安装架沿建筑物由早晨至傍晚的受光面依次地布置。
在其他的一个或多个示例中,安装架可拆卸地固定于建筑物。
在其他的一个或多个示例中,滑动机构包括轨道和滑动件,轨道安装于安装架,滑动件能够沿轨道运动并与电池架连接。
在其他的一个或多个示例中,电池架为楔形结构。
在其他的一个或多个示例中,电池架由硬质金属杆连接而成。
在其他的一个或多个示例中,指向调整器包括中央处理器、微控制单元、可编辑逻辑控制器、现场可编程门阵列中的任一种。
在其他的一个或多个示例中,可折叠电池板通过受指向调整器控制的转动机构连接于电池架,转动机构包括转动器、支撑架,可折叠电池板包括第一电池板和第二电池板,第一电池板和第二电池板通过共用的转轴可转动地连接,转轴设置有扭簧,扭簧被构造来使第一电池板和第二电池板展开且在受到挤压作用下允许第一电池板和第二电池板相互折叠而靠近,第一电池板具有远离转轴的第一转动部,第二电池板具有远离转轴的第二转动部,支撑架的一端分别连接于第一转动部、第二转动部,支撑架的另一端连接于转动器,转轴通过伸缩件与转动器连接。
在其他的一个或多个示例中,支撑架、伸缩件分别连接于转动器的能够独立地转动且受指向调整器控制的第一转动件和第二转动件。
在第三方面,本发明实施例提供了一种供电系统。
供电系统,包括蓄电池、稳压器、以及如前述的光伏发电装置。光伏发电装置中的可折叠电池板的输出电极通过稳压器与蓄电池电连接。
有益效果:
本发明实施例提供的光伏发电装置能作为用户的供电需求的一种补充,也可以满足用户在不同时间段的采光需求。光伏发电装置可以根据需要作多个姿态的运动,相比于现有技术中将光伏组件分散式的单个安装于窗口上面的安装方式,这样的安装方式可以充分利用整个墙体面积。另外,其操作便捷、安装简单、安装成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的光伏发电装置中可折叠电池板第一姿态的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的光伏发电装置中可折叠电池板第二姿态的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的光伏发电装置中电池组件与转动机构配合状态的结构示意图。
图标:102-可折叠电池板;201-第一电池板;202-第二电池板;203-转轴;301-电池架;302-支撑架;303-伸缩件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中,在不矛盾或冲突的情况下,本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中,常规的设备、装置、部件等,既可以商购,也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中,为了突出本发明的重点,对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略,或仅作简单描述。
太阳能是一种清洁无污染的可再生能源,取之不尽,用之不竭,充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源,缓解严峻的资源短缺问题,而且还可以减少污染,保护人类赖以生存的生态环境。在众多的太阳能利用技术中,太阳能光伏发电技术实现了直接将太阳能转化为电能,是一种最方便的利用方式,它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、使用维护简便、规模可大可小等优点,因而受到了世界各国的重视。
光伏发电的发展过程中,使用成本过高一直是制约其迅速推广应用的关键因素。其重要原因之一是:用于生产太阳能电池的半导体材料价格昂贵,消耗量大,导致以太阳能电池为核心的光伏发电系统的成本难以大幅度降低。一般地,为了降低光伏发电成本,提高光电转换效率,但是,光电效率的提高并不易于实现。常规的光伏发电系统一般是将太阳能电池固定安装,价格居高不下,难以迅速推广应用。太阳能电池组件采用固定角度收集太阳能量,由于一天当中只有极少部分时间太阳能电池组件是正对太阳照射的,所以一天的太阳能量收集少,发电量低。
因此,如何使光伏电池能够工作更多的时间,便成为了一个改善光伏发电成本的一种亟待解决的问题。
有鉴于现实状况,本发明实施例提供了一种新的光伏发电装置。通过这样一种新颖的光伏发电装置能够在一天之中提高光伏发电装置的工作时间,从而能够使其利用更多的光能,相应地也产生更多的电能。换言之,本发明实施例提供的这样一种光伏发电装置通过时间换效率的方式来降低光伏电池的使用成本。换言之,在提高太阳能电池的光电转换效率较难以实现的情况下,通过使太阳能电池在一天中的光电转换工作时间提高,使得其工作效率改善。
以下对本发明实施例提供的光伏发电装置进行详述。
参与图1至图3。
光伏发电装置包括安装架、滑动机构、电池组件以及指向调整器。
其中,安装架是作为光伏发电装置的安装基础。滑动机构、电池组件、指向调整器均是直接或间接地附连于安装架,从而被以各种适当的方式被安装或固定。滑动机构是一个运动机构,且可以赋予电池组件的可运动性,即电池组件的位置可以调整。指向调整器则可以通过适当的方式来实现对电池组件进行控制,以便使光伏发电装置能够始终以更佳的方式接受太阳光的照射。显然,大部分的地区(例如极点之外区域)中,在一天之内,太阳光具有不同的照射方向,在背离其照射方向能够被接受和利用的阳光大为减少。通过使光伏发电装置的位置、姿态等被调整,从而可以更易于接受光照,从而更好地利用光能发电。
在本发明的一个可替代的具体示例中,安装架固定于建筑物外部,例如,屋顶、外墙体等。安装架可以是由各种金属材料制作而成,例如,金属钢板、角钢、铝合金等,通过焊接成型,再通过螺栓、锚固等方式固定在建筑物。另外,基于实际的需要,安装架以可拆卸方式来固定于建筑物将是显著有益的。
在本发明的更佳示例中,所述安装架沿所述建筑物由早晨至傍晚的受光面依次地布置。通过这样的方式,安装架具有更大的活动空间,也使得空间位置和姿态的调整更易被实现,从而也能够更好地调整电池组件以接受阳光。例如,对于三角形的屋顶,安装架沿屋顶的第一面和第二面设置,如此,电池组件可以通过滑动机构在屋顶的两侧来回运动。例如,安装架沿建筑物由早晨至傍晚的受光面依次地布置。
滑动机构安装于安装架。滑动机构能够提供移动构件以便电池组件作为整体能够移动。通常地,滑动机构包括两部分。其中一部分与安装架连接以被固定,另一部分则可以运动,通过依附于安装架设置的滑动机构的部分实现空间位置的调整。
例如,滑动机构包括轨道和滑动件,轨道安装于安装架,滑动件能够沿轨道运动并与电池架301连接。轨道可以是由相对布置两条铁轨构成;滑动件可被相应地设置为推车。本实施例中,相对地布置的两条铁轨设置有凸齿;滑动件具有通过轴承连接的齿轮。齿轮与凸齿啮合匹配。齿轮可以通过电机带动进行转动。或者,滑动机构是通过电机驱动的轮组而被带动进行转动的输送带。
电池组件包括相互匹配的电池架301、可折叠电池板102。其中,电池架301用于固定可折叠电池板102,以便可折叠电池板102能够保持适当的姿态,并且在一些情况下可以在任意的姿态进行位移。或者,通过电池架301来实现可折叠电池板102的折叠或展开。在本发明实施例中,电池架301被简单地选择为金属框,即电池架301由硬质金属杆连接而成。当然,电池架301也可以是由金属板或木质板构造成的箱体等。一种示例中,电池架301为楔形结构,或者方形、矩形框架。
在电池组件中,电池架301可移动地设置于滑动机构,可折叠电池板102可转动地连接于电池架301。如前述的滑动机构,电池架301是结合在滑动件的。为了提高电池架301的稳定性,滑动件与电池架301之间具有多个连接位点,且更好的示例中,至少形成三个共面的接触部。
指向调整器被配置来根据光照条件独立地调整电池架301和可折叠电池板102中的一者或两者以使可折叠电池板102能够追踪太阳运动。指向调整器通常是电学器件,或者也可以基于需要选择多个机械器件与电学器件相互配合工作。本发明实施例中,指向调整器被主要选择为电学器件。例如,指向调整器可以是各种能够进行一定数据处理的电子器件。例如,中央处理器(CPU)、微控制单元(MCU)、可编辑逻辑控制器(PLC)、可编程自动化控制器(PAC)、工业控制计算机(IPC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray,FPGA)等等。
指向调整器能够通过光敏元件获得实时的光照情况,以便获得阳光照射条件。或者,指向调整器可以通过无线网络通信模块连接网络,从当地气象网站获得本区的阳光照射情况。指向调整器根据获得的光照条件(主要包括阳光朝向信息),对不同的动作机构、设备进行控制以便调整可折叠电池板或其他的部件。例如,当指向调整器获悉阳光照射方向发生变动时,能够使以传动带形式实现的滑动机构运转,从而使电池组件整体运动。例如,电池组件整体跟随滑动机构由房屋的屋顶的一侧移动至另一侧。这可以通过使传动带运转来实现。或者,通过使齿轮转动而与凸齿啮合的方式实现将转动转化为线性运动(直线或弧线),以使电池组件运动。另外,指向调整器还可以使可折叠电池的两个电池板绕转轴转动而进行折叠或在扭簧的作用下保持展开状态。
整体上而言,在本发明实施例中,可折叠电池板可以实现大尺度的运动(如从房屋的一侧运动至另一侧),或者小幅度的调整(如两个电池板的展开或折叠并拢)。两种方式可以同时进行,或仅其中一者进行。当仅存在其中一者运动时,可以是大尺度运动先行,也可以是小幅度运动先行。通过前述两种程度的运动,电池板具有更加丰富的可选空间位置,从而能针对不同的朝向的阳光照射进行工作。同时,这样的结构设计还能够使光伏发电装置可以调整姿态,避免被其他空中异物损害的情况。
较佳示例中,可折叠电池板102通过受指向调整器控制的转动机构连接于电池架301。转动机构包括转动器、支撑架302。可折叠电池板102包括第一电池板201和第二电池板202。第一电池板201和第二电池板202通过共用的转轴203可转动地连接。转轴203设置有扭簧。扭簧被构造来使第一电池板201和第二电池板202展开且在受到挤压作用下允许第一电池板201和第二电池板202相互折叠而靠近。第一电池板201具有远离转轴203的第一转动部。第二电池板202具有远离转轴203的第二转动部。支撑架302的一端分别连接于第一转动部、第二转动部。支撑架302的另一端连接于转动器,转轴203通过伸缩件303与转动器连接。更进一步地,支撑架302、伸缩件303分别连接于转动器的能够独立地转动且受指向调整器控制的第一转动件和第二转动件。伸缩件303可以是弹簧,或者橡筋,或者气缸等。
在一些特别的示例中,第一电池板、第二电池板还匹配设置有保温卷材。保温卷材可以结合在固定电池板的框架,并且通过使其在适当的时候进行卷放以便暴露或遮蔽电池板,以防止其发生结霜或积雪等状况,因此,可以避免其受损或不能工作,从而提高寿命和发电效果。其中,保温卷材的卷放可以通过由电机驱动的卷轴的顺时针或逆时针转动实现。
基于以上提出的光伏发电装置,本发明实施例中还提供了一种供电系统。供电系统包括蓄电池、稳压器、以及如上述的光伏发电装置。可折叠电池板102的输出电极通过稳压器与蓄电池电连接。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏发电装置,其特征在于,包括:
安装架,所述安装架被构造来固定于建筑物;
滑动机构,所述滑动机构安装于所述安装架;
电池组件,所述电池组件包括相互匹配的电池架、可折叠电池板,所述电池架可移动地设置于所述滑动机构,所述可折叠电池板可转动地连接于所述电池架;
指向调整器,所述指向调整器被配置来根据光照条件独立地调整所述电池架和所述可折叠电池板中的一者或两者以使所述可折叠电池板能够追踪太阳运动;
所述可折叠电池板通过受所述指向调整器控制的转动机构连接于所述电池架,所述转动机构包括转动器、支撑架,所述可折叠电池板包括第一电池板和第二电池板,所述第一电池板和所述第二电池板通过共用的转轴可转动地连接,所述转轴设置有扭簧,所述扭簧被构造来使所述第一电池板和所述第二电池板展开且在受到挤压作用下允许所述第一电池板和所述第二电池板相互折叠而靠近,所述第一电池板具有远离所述转轴的第一转动部,所述第二电池板具有远离所述转轴的第二转动部,所述支撑架的一端分别连接于所述第一转动部、所述第二转动部,所述支撑架的另一端连接于所述转动器,所述转轴通过伸缩件与所述转动器连接。
2.根据权利要求1所述的光伏发电装置,其特征在于,所述安装架沿所述建筑物由早晨至傍晚的受光面依次地布置。
3.根据权利要求2所述的光伏发电装置,其特征在于,所述安装架可拆卸地固定于所述建筑物。
4.根据权利要求1所述的光伏发电装置,其特征在于,所述滑动机构包括轨道和滑动件,所述轨道安装于所述安装架,所述滑动件能够沿所述轨道运动并与所述电池架连接。
5.根据权利要求1所述的光伏发电装置,其特征在于,所述电池架为楔形结构。
6.根据权利要求5所述的光伏发电装置,其特征在于,所述电池架由硬质金属杆连接而成。
7.根据权利要求5所述的光伏发电装置,其特征在于,所述指向调整器包括中央处理器、微控制单元、可编辑逻辑控制器、现场可编程门阵列中的任一种。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的光伏发电装置,其特征在于,所述支撑架、所述伸缩件分别连接于所述转动器的能够独立地转动且受所述指向调整器控制的第一转动件和第二转动件。
9.一种供电系统,其特征在于,包括蓄电池、稳压器、以及如根据权利要求1-8中任一项所述的光伏发电装置,所述可折叠电池板的输出电极通过所述稳压器与所述蓄电池电连接。
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