CN109343575B - 一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其包括：支架基础、固定框架、电池板支撑框、旋转装置和阳光反射装置；支架基础固定在安装主体上；固定框架下部与支架基础连接；固定框架上部通过旋转装置与电池板支撑框连接；电池板支撑框用于安装上面太阳能电池板和下面太阳能电池板，上面太阳能电池板与上面太阳能电池板朝向相反；旋转装置带动电池板支撑框转动；阳光反射装置安装在固定框架上，位于电池板支撑框下方，用于将太阳光线反射至下面太阳能电池板。本发明用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实现了电池片朝阳面和背阳面同时发电，大幅提高光伏电站的发电效率，压缩支架系统的部分投资成本，降低运维成本。

Description

一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统

技术领域

本发明属于光伏电站设备技术领域，特别是涉及一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统。

背景技术

目前市场上的光伏发电组件发电系统支架类型分为两大类。一是单面发电组件固定安装，利用固定倾斜角度的电池片朝阳面发电；双面发电组件固定安装，利用固定无缝并排倾斜角度安装的电池片朝阳面或电池片背面反光发电；二是实时跟踪支架，利用支架的角度可调节性，使电池片朝阳面尽可能多的获得太阳光照射，从而实施跟踪发电。

单面发电组件不管是固定安装还是实时跟踪安装均只能朝阳面发电，且固定安装的单位功率电池片，发电量是固定的；安装实时跟踪的单位功率电池片，相比固定的电池片，发电量有部分的提高，但是，设备实施跟踪会降低电子元器件寿命，动力系统故障率高，维修成本高，度电成本高，，随着国家对光伏上网电价补贴政策的不断调整，最终会实现平价上网，现有支架安装的单位功率电池片的发电量有限或是发电量高，但度电成本也高，无法在可控的运营时间内收回设备投资成本，使现有光伏发电设备已很难在光伏市场立足。综合分析，需要提供一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统以提高单位功率电池片发电量，进而提高光伏发电的市场竞争力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，通过跟踪支架带动光伏板总是在太阳达到最佳照射角度前，在太阳每日的运动轨迹上，提前一定的最佳时间，等待太阳光的照射发电，当前后左右的支撑框上的光伏板相互遮挡前，会自动按照预先计算设定的调节程序进行自动防遮挡调整，达到最佳阳光照射，最大发电效率的目的，以解决现有光伏支架建设太阳能电站最终收益率较低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其包括：支架基础、固定框架、电池板支撑框、旋转装置和阳光反射装置；所述支架基础固定在安装主体上；所述固定框架下部与支架基础连接；所述固定框架上部通过旋转装置与电池板支撑框连接；所述电池板支撑框用于安装太阳能电池板；所述旋转装置带动电池板支撑框转动，使太阳能电池板主动跟踪太阳移动；所述阳光反射装置安装在固定框架上，位于电池板支撑框下方，用于将太阳光线反射至太阳能电池板。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述固定框架包括立柱底座、南立柱、北立柱、南横杆、北横杆、南北拉杆、斜拉杆；所述立柱底座由一个底板和两个竖板组成，所述底板与支架基础连接，所述两个竖板与南立柱或北立柱的下部连接；所述南横杆将相邻南立柱东西方向连接固定；所述北横杆将相邻北立柱东西方向连接固定；所述南北拉杆将相对应的南立柱、北立柱南北方向连接固定；所述斜拉杆一端连接北立柱，另一端连接北横杆构成三角形结构。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述支架基础的数量与立柱底座的数量相等；支架基础东西方向、南北方向间隔设置，布局成矩形排布结构。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述北立柱的高度大于或等于南立柱的高度。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述阳光反射装置由一块以上的板材南北排列安装，板材上端与北立柱和北横杆固定连接，下端与南立柱和南横杆固定连接，阳光反射装置东西方向无间隔排列连接；所述板材上表面做镜面处理，具有反光特性。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述电池板支撑框由左纵梁、右纵梁、上横梁、下横梁、直角连接件、上纵梁拉杆、下纵梁拉杆利用直角连接件连接组成。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述旋转装置包括角度旋转座和角度旋转轴；所述角度旋转座与立柱顶部固定，电池板支撑框的上横梁、下横梁分别通过角度旋转轴与对应的角度旋转座连接。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述旋转装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动电池板支撑框转动，实现太阳能电池板主动跟踪太阳移动；为防止太阳能电池板东西方向互相遮挡阳光，预先设置电池片支撑框在东西方向的合理间距，控制器内置程序计算精准的偏转方向、角度和偏转时间，保证相邻太阳能电池板东西方向全年运行不会相互遮挡阳光；为防止太阳能电池板多排支架南北方向互相遮挡阳光，可以根据每排太阳能电池板的南北安装尺寸和运行空间轨迹，计算每排支架南北方向的安装间隔距离，保证相邻太阳能电池板南北方向全年运行不会相互遮挡阳光；因此，根据实际占地面积和外围遮挡物情况，可以科学分配光伏电站太阳能电池板东西南北方向的安装间距。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，还包括控制器，所述控制器与驱动装置的驱动电机连接，用于控制驱动电机运行，实现太阳能电池板主动跟踪太阳移动。

本发明如上所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，进一步，所述每个电池板支撑框上安装的太阳能电池板数量为1-7块或更多的太阳能电池板。

本发明用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，结构简单、稳定可靠、发电量高，可以实现电池片朝阳面和背阳面主动跟踪太阳同时发电，大幅提高光伏电站的发电效率，压缩支架系统的部分投资成本，降低运维成本。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统部分示意图；

图2为图1的正视示意图；

图3为图1的侧视示意图；

图4为图1的俯视示意图；

图5为用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统示意图；

图6为本发明一种实施例的固定框架示意图；

图7为本发明一种实施例的立柱底座示意图；

图8为本发明一种实施例的电池板支撑框示意图；

图9为本发明一种实施例的旋转装置部分示意图；

图10为本发明一种实施例的驱动装置示意图；

图11为本发明一种实施例的主动智能跟踪支架系统示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、支架基础，2、立柱底座，3、南横杆，4、南立柱，5、南北拉杆，6、北立柱，7、斜拉杆，8、北横杆，9、纵梁，10、纵梁拉杆，11、横梁，12、驱动器，13、驱动电机，14、驱动装置承重梁，15、推拉杆，16、摇臂，17、阳光反射装置，18、丝杠，19、驱动底座，20、丝母，21、驱动旋转轴，22、旋转销，23、角度旋转座，24、角度旋转轴，25、控制器，26、直角连接件，27、太阳能电池板，28、底板，29、竖板。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1示出本发明一种实施例的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其包括：支架基础1、固定框架、电池板支撑框、旋转装置、太阳能电池板27和阳光反射装置；支架基础1固定在安装主体上；固定框架下部与支架基础1连接；固定框架上部通过旋转装置与电池板支撑框连接；太阳能电池板27安装在电池板支撑框上；旋转装置带动电池板支撑框转动，使太阳能电池板27主动跟踪太阳移动；阳光反射装置安装在固定框架上，位于电池板支撑框下方，用于将太阳光线反射至太阳能电池板27。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，如图3所示，固定框架包括立柱底座2、南立柱4、北立柱6、南横杆3、北横杆8、南北拉杆5、斜拉杆7；立柱底座2由一个底板28和两个竖板29组成，底板28与支架基础1连接，两个竖板29与南立柱4或北立柱6的下部连接；在另一种实现方式中，立柱底座2仅包括底板28，底板分别与支架基础和立柱焊接连接。南横杆3将相邻南立柱4东西方向连接固定；北横杆8将相邻北立柱6东西方向连接固定；南北拉杆5将相对应的南立柱4、北立柱6南北方向连接固定；斜拉杆7一端连接北立柱6，另一端连接北横杆8构成三角形结构。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，支架基础1的数量与立柱底座2的数量相等；支架基础1东西方向、南北方向间隔设置，布局成矩形排布结构。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，北立柱6的高度大于或等于南立柱4的高度。高低差值由固定框架的南北倾斜角度和南立柱4和北立柱6间距决定。一个南立柱4和一个北立柱6南北平齐排列，组成一列。一个固定框架可包含两列或两列以上的南立柱4和北立柱6东西等间距排列，同时也包含相应数量的立柱底座2、南横杆3、北横杆8、南北拉杆5和斜拉杆7，保证固定框架的稳定性和机械强度。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，阳光反射装置由一块以上的板材南北排列安装，板材上端与北立柱6和北横杆8固定连接，下端与南立柱4和南横杆3固定连接，阳光反射装置东西方向无间隔排列连接；板材上表面做镜面处理，具有反光特性。阳光反射器装置也可是在以水平地面上喷刷的浅色涂料层，利用涂料层表面的反光特性替代其他阳光反射器装置17；如果电池片组件下方为种植区域，可以不设置阳光反射器装置17。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，电池板支撑框由左纵梁9、右纵梁9、上横梁11、下横梁11、直角连接件26、上纵梁拉杆10、下纵梁拉杆10利用直角连接件26连接组成。上纵梁9拉杆、下纵梁9拉杆作为支撑框的辅助结构，消除支撑框主体的南北末端不稳定因素。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，旋转装置包括角度旋转座23和角度旋转轴24；角度旋转座23与立柱顶部固定，电池板支撑框的上横梁11、下横梁11分别通过角度旋转轴24与对应的角度旋转座23连接。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，旋转装置还包括驱动装置，驱动装置用于驱动电池板支撑框转动，实现太阳能电池板27主动跟踪太阳移动。上述驱动装置包括驱动装置承重梁14、驱动底座19、动力装置13、丝杠18、丝母20、驱动器12、驱动旋转轴21、摇臂16、推拉杆15和旋转销22。驱动装置承重梁14的两端分别与南北拉杆5固定在一起，作为驱动装置与动力装置13的基座，驱动底座19与动力装置13固定在驱动装置承重梁14上，驱动底座内设置与丝杠适配的内螺纹。丝杠18一端与动力装置13连接，另一端安装在驱动底座19内。丝母20与丝杠18螺旋配套，且与驱动器12通过自身圆柱状凸起实现孔轴连接。驱动器12与摇臂16下端通过驱动旋转轴21连接。摇臂16下端与推拉杆15通过旋转销22连接，摇臂16上端与横梁11固定连接。推拉杆15与所有摇臂16通过旋转销22连接。图6中还示出了控制器25，控制器25用于控制动力装置13的运行状态，使太阳能电池板主动跟踪太阳移动。

驱动装置机械工作原理是，动力装置13驱动丝杠18旋转，丝杠18旋转驱动丝母20在丝杠18上做直线往复运动，丝母20带动驱动器12做往复运动，驱动器12推拉摇臂16摇摆运动，摇臂16推动推拉杆15做水平运动，推拉杆15通过旋转销22推动其他副摇臂16做主摇臂16相同的东西反复摇摆运动，从而保证所有摇臂16同步同角度做摇摆运动。而摇臂16与横梁11固定连接，使所有电池板支撑框被驱动，做东西向的偏转运动，最终实现双面太阳能电池板的角度调整。

1.在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，还包括控制器，控制器与驱动装置的驱动电机13连接，用于控制驱动电机13运行，实现太阳能电池板27主动跟踪太阳移动。控制器25内置智能控制程序，安装在电池板支撑框上，控制驱动电机的工作，实现太阳能电池板的智能主动跟踪。为防止太阳能电池板东27西方向互相遮挡阳光，预先设置电池片支撑框在东西方向的合理间距，控制器25内置程序计算精准的偏转方向、角度和偏转时间，保证相邻太阳能电池板27东西方向全年运行不会相互遮挡阳光。为防止太阳能电池板27多排支架南北方向互相遮挡阳光，可以根据每排太阳能电池板27的南北安装尺寸和运行空间轨迹，计算每排支架南北方向的安装间隔距离，保证相邻太阳能电池板27南北方向全年运行不会相互遮挡阳光。因此，根据实际占地面积和外围遮挡物情况，可以科学分配集中式电站太阳能电池板27东西南北方向的安装间距，分布式电站太阳能电池板27东西方向的安装间距。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，电池板支撑框上安装的太阳能电池板27数量为1-7块或更多的太阳能电池板。一个电池板支撑框上可以安装二至七块数量的太阳能电池板。但从经济成本上，要使光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统单位成本合理，从结构强度上，电池片支撑框和相应的阳光反射器装置装南北跨度不能太大，南北两侧悬空部分不能太长。所以一个电池片支撑框上安装五块数量的太阳能电池板最为合适；如有特殊要求，可以加强结构强度，实现一个电池片支撑框上六块或七块的太阳能电池板安装。

在进一步优选的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实施例中，安装主体为地面、房屋顶部、厂房顶部、农林牧渔养殖区或大棚。支架基础1埋入地面下方，或设置在屋顶上方；多个用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，可以东西并排施工，也可以南北间隔排列施工。

本发明用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统实现了电池片支撑框东西倾斜角度的主动智能调整。南立柱和北立柱按南北倾斜角度确定高低差值，可以根据安装要求，同时加长南立柱和北立柱，调节智能主动跟踪双面发电光伏支架的总体高度，来适应地面、房屋顶部、厂房顶部、农林牧渔养殖区或大棚等不同安装环境。

利用阳光反射装置可以倾斜或水平设置在支架基础上表面与或地面上，东西方向无间隔排列连接；阳光反射器装置上表面为镜面，将太阳光反射到太阳能电池板，使太阳能电池板在正面和背面均能够受到光的照射，能够同时发电，大幅提高光伏电站的发电面积和效率。

电池板支撑框由两根纵梁、两根横梁和两根纵梁拉杆组成，结构简单稳定，机械强度高。太阳能电池板安装上后，太阳能电池片支撑框不遮挡下面太阳能电池板，能承载两片及两片以上的太阳能电池板。

驱动装置利用丝杠的旋转，使丝母做直线运动，通过连杆运动原理，推动驱动器和摇臂等连杆，实现电池片支撑框东西方向的反复偏转运动。

用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统最大效率的利用太阳光能，与固定支架相比能增加15%以上的发电量。支架结构简单，发电成本低；智能主动跟踪，自动运行，故障率低。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (7)

1.一种用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其特征在于，包括：支架基础、固定框架、电池板支撑框、旋转装置和阳光反射装置；所述支架基础固定在安装主体上；所述固定框架下部与支架基础连接；所述固定框架上部通过旋转装置与电池板支撑框连接；所述电池板支撑框用于安装太阳能电池板；所述旋转装置带动电池板支撑框转动，使太阳能电池板主动跟踪太阳移动；所述阳光反射装置安装在固定框架上，位于电池板支撑框下方，用于将太阳光线反射至太阳能电池板；所述电池板支撑框由左纵梁、右纵梁、上横梁、下横梁、直角连接件、上纵梁拉杆、下纵梁拉杆利用直角连接件连接组成；所述旋转装置包括角度旋转座和角度旋转轴；所述角度旋转座与立柱顶部固定，电池板支撑框的上横梁、下横梁分别通过角度旋转轴与对应的角度旋转座连接；所述旋转装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动电池板支撑框转动，实现太阳能电池板主动跟踪太阳移动；所述驱动装置包括驱动装置承重梁、驱动底座、动力装置、丝杠、丝母、驱动器、驱动旋转轴、摇臂、推拉杆和旋转销；驱动装置承重梁的两端分别与南北拉杆固定在一起，驱动底座与动力装置固定在驱动装置承重梁上，驱动底座内设置与丝杠适配的内螺纹；丝杠一端与动力装置连接，另一端安装在驱动底座内；丝母与丝杠螺旋配套，且与驱动器通过自身圆柱状凸起实现孔轴连接；驱动器与摇臂下端通过驱动旋转轴连接；摇臂下端与推拉杆通过旋转销连接，摇臂上端与横梁固定连接；推拉杆与所有摇臂通过旋转销连接；动力装置驱动丝杠旋转，丝杠旋转驱动丝母在丝杠上做直线往复运动，丝母带动驱动器做往复运动，驱动器推拉摇臂摇摆运动，摇臂推动推拉杆做水平运动，推拉杆通过旋转销推动其他副摇臂做主摇臂相同的东西反复摇摆运动，从而保证所有摇臂同步同角度做摇摆运动；摇臂与横梁固定连接，使所有电池板支撑框被驱动，做东西向的偏转运动，最终实现双面太阳能电池板的角度调整。

2.根据权利要求1所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其特征在于，所述固定框架包括立柱底座、南立柱、北立柱、南横杆、北横杆、南北拉杆、斜拉杆；所述立柱底座由一个底板和两个竖板组成，所述底板与支架基础连接，所述两个竖板与南立柱或北立柱的下部连接；所述南横杆将相邻南立柱东西方向连接固定；所述北横杆将相邻北立柱东西方向连接固定；所述南北拉杆将相对应的南立柱、北立柱南北方向连接固定；所述斜拉杆一端连接北立柱，另一端连接北横杆构成三角形结构。

3.根据权利要求2所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其特征在于，所述支架基础的数量与立柱底座的数量相等；支架基础东西方向、南北方向间隔设置，布局成矩形排布结构。

4.根据权利要求2所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其特征在于，所述北立柱的高度大于或等于南立柱的高度。

5.根据权利要求2所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其特征在于，所述阳光反射装置由一块以上的板材南北排列安装，板材上端与北立柱和北横杆固定连接，下端与南立柱和南横杆固定连接，阳光反射装置东西方向无间隔排列连接；所述板材上表面做镜面处理，具有反光特性。

6.根据权利要求1所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与驱动装置的驱动电机连接，用于控制驱动电机运行，实现太阳能电池板主动跟踪太阳移动；为防止太阳能电池板东西方向互相遮挡阳光，预先设置电池片支撑框在东西方向的合理间距，控制器内置程序计算精准的偏转方向、角度和偏转时间，保证相邻太阳能电池板东西方向全年运行不会相互遮挡阳光；为防止太阳能电池板多排支架南北方向互相遮挡阳光，可以根据每排太阳能电池板的南北安装尺寸和运行空间轨迹，计算每排支架南北方向的安装间隔距离，保证相邻太阳能电池板南北方向全年运行不会相互遮挡阳光。

7.根据权利要求1所述的用于光伏组件双面发电的主动智能跟踪支架系统，其特征在于，每个所述电池板支撑框上安装的太阳能电池板数量为1-7块或更多的太阳能电池板。