CN110071686A - 水面太阳能跟踪装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水面太阳能跟踪装置及系统，其中，该水面太阳能跟踪装置包括组件固定机构、主轴、驱动机构及至少一个立柱：所述主轴沿阳光入射方向固定设置于所述组件固定机构的底部中线，所述立柱顶部设置有轴承，所述轴承套设于所述主轴外部；所述驱动机构固定连接于任一所述立柱，可驱动所述主轴在所述轴承内部旋转移动；所述立柱底部设置有混凝土基础，所述混凝土基础的内部腔体中填充有轻质发泡材料。该水面太阳能跟踪装置采用混凝土基础并在其内部注入轻质材料，使得该装置可以整体漂浮于水面；同时，具有较大自重的混凝土材质基础，可以有效地克服风吸力，降低水平推力及波浪敏感度，在漂浮的同时达到相对平稳的效果。

Description

水面太阳能跟踪装置及系统
技术领域
本发明涉及光伏组件水面光伏跟踪领域，特别是涉及一种水面太阳能跟踪装置及系统。
背景技术
水面光伏电站是指在水塘、湖泊、水库、蓄水池等水面上建立的光伏电站，其不占用土地资源，可以有效解决传统光伏发电占地面积大的问题，因而近年来发展十分迅速。
现有的水面光伏电站，一般是将光伏组件设置于轻质漂浮材料之上或是通过深桩直插水底进行固定，由于光伏跟踪系统受风面大，对风吸力、风推力非常敏感，推动系统进行工作时产生巨大反力，对基础要求能承受较大水平推力和拉拔力，且水面同时还会伴有波浪，跟踪系统很难可靠运行，因而这两种水面光伏系统对于光伏跟踪系统并不适用：将光伏组件设置于轻质漂浮材料上的发电系统，其在水面上没有可靠的基础来满足光伏跟踪系统的稳定性要求，而光伏跟踪系统要求主轴固定后稳定不发生偏移，否则主轴扭曲系统破坏；而采用深桩直插的固定方式，虽然可以满足稳定性的要求，但是其需要在深水区域要到达水下持力土质才能满足受力要求，桩高度也要远高于洪水位来保证系统的防洪要求，不仅施工复杂，且其成本远高于漂浮系统。
发明内容
本发明提供了一种受风力影响小、稳定性高的水面太阳能跟踪装置，用以提升水面光伏系统的整体发电效率，所述水面太阳能跟踪装置包括组件固定机构、主轴、驱动机构及至少一个立柱，其中：
所述主轴沿阳光入射方向固定设置于所述组件固定机构的底部中线，所述立柱顶部设置有轴承，所述轴承套设于所述主轴外部；
所述驱动机构固定连接于任一所述立柱，可驱动所述主轴在所述轴承内部旋转移动；
所述立柱底部设置有混凝土基础，所述混凝土基础的内部腔体中填充有轻质发泡材料。
具体实施中，所述水面太阳能跟踪装置包括多个所述立柱，多个所述立柱沿阳光入射方向行平行排列，各相邻的两个所述混凝土基础之间刚性连接。
具体实施中，所述水面太阳能跟踪装置包括两个所述立柱，沿阳光入射方向的第二个所述立柱中部设置有一固定平台，所述驱动机构设置于所述固定平台。
具体实施中，两个所述混凝土基础之间通过设置有螺栓及螺母的刚性连杆可拆卸的连接。
具体实施中，所述刚性连杆两端的连接部沿阳光入射方向设置有多个等间距排列的连接孔，所述螺栓可探入多个所述连接孔中的一个以调节相邻两个所述混凝土基础的间距。
具体实施中，各相邻的两个所述混凝土基础通过两个所述刚性连杆连接，两个所述刚性连杆平行排列。
具体实施中，所述驱动机构包括电机、减速机、轮盘及齿盘，其中：
所述电机与所述减速机连接并提供扭转力；
所述减速机与所述轮盘同轴固定连接，所述轮盘与所述齿盘啮合连接，所述减速机通过所述轮盘传输扭转力至所述齿盘，所述齿盘与所述主轴固定连接并可带动所述主轴旋转移动。
具体实施中，所述减速机为蜗轮蜗杆减速机。
具体实施中，所述混凝土基础及所述腔体均呈长方体状，所述轻质发泡材料为泡沫塑料。
具体实施中，所述组件固定机构包括多个沿所述主轴等间距排列的横梁及多个压块，各所述横梁通过抱箍固定于所述主轴的顶部；各所述压块沿各所述横梁固定设置，用于固定光伏组件。
本发明还提供了一种水面太阳能跟踪系统，所述水面太能跟踪系统包括多个水面太阳能跟踪装置及多个铰接连杆，其中：
多个所述水面太阳能跟踪装置沿阳光入射方向呈矩阵状排布；
所述铰接连杆通过销钉铰接于各相邻的两个所述水面太阳能跟踪装置的所述混凝土基础，可垂直于水平面转动。
具体实施中，所述水面太阳能跟踪系统还包括固定锚，所述固定锚通过锚缆连接于外围的所述水面太阳能跟踪装置的所述混凝土基础。
本发明提供的水面太阳能跟踪装置，主轴沿太阳光线入射方向固定设置于组件固定机构的底部中线，顶部具有轴承的立柱设置于主轴底部，轴承套设于主轴，立柱的底部具有一内部填充轻质发泡材料的混凝土基础；驱动机构固定连接在多个立柱中的一个，可驱动立柱及组件固定机构旋转移动。该水面太阳能跟踪装置采用混凝土基础并在其内部注入轻质材料，降低了基础的整体密度，使得该装置可以漂浮于水面；同时，具有较大自重的混凝土材质基础，可以有效地克服风吸力，降低水平推力及波浪敏感度，在漂浮的同时达到相对平稳的效果，使得光伏跟踪系统可以稳定运行于水面光伏电站，大幅度的提升了水面光伏电站的发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些具体实施方式，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的附图。在附图中：
图1是根据本发明一个具体实施方式中水面太阳能跟踪装置的侧视图；
图2是根据本发明一个具体实施方式中混凝土基础的剖视图；
图3是根据本发明一个具体实施方式中水面太阳能跟踪装置的俯视图；
图4是根据本发明一个具体实施方式中水面太阳能跟踪系统的俯视图。
具体实施方式
为使本发明具体实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步详细说明。在此，本发明的示意性具体实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2及图3所示，本发明提供了一种受风力影响小、稳定性高的水面太阳能跟踪装置100，用以提升水面光伏系统的整体发电效率，所述水面太阳能跟踪装置100包括组件固定机构110、主轴120、驱动机构140及至少一个立柱130，其中：
所述主轴120沿阳光入射方向固定设置于所述组件固定机构110的底部中线，所述立柱130顶部设置有轴承131，所述轴承131套设于所述主轴120外部；
所述驱动机构140固定连接于任一所述立柱130，可驱动所述主轴120在所述轴承131内部旋转移动；
所述立柱130底部设置有混凝土基础132，所述混凝土基础132的内部腔体中填充有轻质发泡材料133。
具体实施中，立柱130数量的设置可以有多种实施方案。例如，如图1所示，为了提升该装置的整体稳定性，所述水面太阳能跟踪装置100可以包括多个所述立柱130，多个所述立柱130可以沿阳光入射方向行平行排列，进一步的，由于水面风吸力、风推力较大，同时还具有波浪，因而各相邻的两个所述立柱130的所述混凝土基础132之间可以刚性连接，将外力对该装置的影响降低，保证跟踪系统的耐久性。
具体实施中，立柱130数量的设置及驱动机构140的安置可以有多种实施方案。例如，如图1、图3所示，在保证组件稳定的同时降低生产成本，所述水面太阳能跟踪装置100可以包括两个所述立柱130，进一步的，如图1所示，为了保证驱动机构140的输出稳定，避免跟踪系统受到风力影响，沿阳光入射方向的第二个所述立柱130中部可以设置有一用于放置驱动机构140及控制装置的固定平台135，所述驱动机构140设置于所述固定平台135，从而提升驱动机构140的工作稳定性。
水面太阳能跟踪装置100采用两个立柱130作为支点的模式，一个支点上安装驱动机构140及控制装置，可以驱使主轴120跟踪太阳光线旋转移动，另一个支点则可以有效地起到支撑作用。每个支点的顶部都安装有用于承托主轴120的轴承131，可以有效释放该装置因风力和水波影响所造成的位置偏差，提高系统可靠性。
具体实施中，两个立柱130的混凝土基础132之间的刚性连接可以有多种实施方案。例如，如图1所示，两个所述混凝土基础132之间可以通过设置有螺栓136及螺母的刚性连杆134可拆卸的连接。具体的，可以预先在刚性连杆134及混凝土基础132之上打好连接孔，然后再通过螺栓136、螺母固定刚性连杆134，螺栓136连接不仅安装方便，且稳定性高。此外，由于混凝土硬度较低，为了保证连接稳定，可以在其表面设置具有连接孔的金属连接部。
具体实施中，为了提升该装置的场地适应性，该装置还可以调节光伏组件的倾斜角度以适应太阳光线的入射角度；进一步的，调节光伏组件的倾斜角度可以有多种实施方案。例如，可以通过调节两个混凝土基础132之间的间距以调节主轴120、组件固定机构110及光伏组件的倾斜角度，设置时，所述刚性连杆134两端的连接部沿阳光入射方向可以设置有多个等间距排列的连接孔，所述螺栓136则可以根据需要探入多个所述连接孔中的一个以调节相邻两个所述混凝土基础132的间距。当将两个所述混凝土基础132调整至指定间距时，便可以将螺栓136探入所述刚性连杆134相应的连接孔内部，并将螺栓136锁紧；如需改变间距，只需松开螺栓136改变探入的连接孔便可轻松实现。
除了通过天文算法来保证跟踪器东西方向对太阳的实时跟踪外，调节两支点相对高度实现南北方向的不同倾角，可以有效提高太阳辐射利用率，进一步提高水面光伏电站的发电量。
具体实施中，刚性连杆134的设置可以有多种实施方案。例如，各相邻的两个所述混凝土基础132可以通过两个所述刚性连杆134连接，两个所述刚性连杆134可以在同一水明面平行排列。两个平行设置的刚性连杆134可以有效提升连接的稳定性，且安装简单、成本低。
具体实施中，驱动机构140的设置可以有多种实施方案。例如，如图1所示，所述驱动机构140可以包括电机141、减速机142、轮盘143及齿盘144，其中：
所述电机141与所述减速机142连接并提供扭转力；
所述减速机142与所述轮盘143同轴固定连接，所述轮盘143与所述齿盘144啮合连接，所述减速机142通过所述轮盘143传输扭转力至所述齿盘144，所述齿盘144与所述主轴120固定连接并可带动所述主轴120旋转移动。
具体实施中，减速机142的选用可以有多种实施方案，例如，为了保证减速机142的工作稳定性，所述减速机142可以为蜗轮蜗杆减速机。
具体实施中，混凝土基础132的设置可以有多种实施方案。例如，如图1、图2及图3所示，所述混凝土基础132及所述腔体可以均呈长方体状，进一步的，所述轻质发泡材料133为泡沫塑料。
具体实施中，组件固定机构110的设置可以有多种实施方案。例如，如图1所示，所述组件固定机构110可以包括多个沿所述主轴120等间距排列的横梁111及多个压块112，各所述横梁111通过抱箍113固定于所述主轴120的顶部；各所述压块112沿各所述横梁111固定设置，用于固定光伏组件。光伏组件的两侧边缘通过压块112可以有效地固定于横梁111顶部，从而跟随主轴120及横梁111旋转移动以跟踪太阳光线入射角度。
如图1、图4所示，本发明还提供了一种水面太阳能跟踪系统，所述水面太能跟踪系统包括多个水面太阳能跟踪装置100及多个铰接连杆200，其中：
多个所述水面太阳能跟踪装置100沿阳光入射方向呈矩阵状排布；
所述铰接连杆200通过销钉210铰接于各相邻的两个所述水面太阳能跟踪装置100的所述混凝土基础132，可垂直于水平面转动。
各水面太阳能跟踪装置100之间采用可垂直于水平面旋转不可沿水平面移动的铰链接结构连接(在各混凝土基础132上设置铰接孔137)，固定各水面太阳能跟踪装置100之间的相对距离同时释放水面波浪起伏造成的内力，从而保证整个光伏跟踪系统的稳定。
具体实施中，水面太阳能跟踪系统的固定可以有多种实施方案。例如，如图1、图3及图4所示，所述水面太阳能跟踪系统还可以包括固定锚300，所述固定锚300通过锚缆310连接于外围的所述水面太阳能跟踪装置100的所述混凝土基础132。
水面太阳能跟踪装置100矩阵的外围设置多个具有锚缆310的固定锚300，对整个水面太阳能跟踪系统进行固定，可以有效保证该系统在水中位置稳定，同时还可以满足防洪要求。
综上所述，本发明提供的水面太阳能跟踪装置，主轴沿太阳光线入射方向固定设置于组件固定机构的底部中线，顶部具有轴承的立柱设置于主轴底部，轴承套设于主轴，立柱的底部具有一内部填充轻质发泡材料的混凝土基础；驱动机构固定连接在多个立柱中的一个，可驱动立柱及组件固定机构旋转移动。该水面太阳能跟踪装置采用混凝土基础并在其内部注入轻质材料，降低了基础的整体密度，使得该装置可以漂浮于水面；同时，具有较大自重的混凝土材质基础，可以有效地克服风吸力，降低水平推力及波浪敏感度，在漂浮的同时达到相对平稳的效果，使得光伏跟踪系统可以稳定运行于水面光伏电站，大幅度的提升了水面光伏电站的发电效率。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种水面太阳能跟踪装置(100)，所述水面太阳能跟踪装置(100)包括组件固定机构(110)、主轴(120)、驱动机构(140)及至少一个立柱(130)，其中：
所述主轴(120)沿阳光入射方向固定设置于所述组件固定机构(110)的底部中线，所述立柱(130)顶部设置有轴承(131)，所述轴承(131)套设于所述主轴(120)外部；
所述驱动机构(140)固定连接于任一所述立柱(130)，可驱动所述主轴(120)在所述轴承(131)内部旋转移动；
所述立柱(130)底部设置有混凝土基础(132)，所述混凝土基础(132)的内部腔体中填充有轻质发泡材料(133)。
2.如权利要求1所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，所述水面太阳能跟踪装置(100)包括多个所述立柱(130)，多个所述立柱(130)沿阳光入射方向行平行排列，各相邻的两个所述混凝土基础(132)之间刚性连接。
3.如权利要求2所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，所述水面太阳能跟踪装置(100)包括两个所述立柱(130)，沿阳光入射方向的第二个所述立柱(130)中部设置有一固定平台(135)，所述驱动机构(140)设置于所述固定平台(135)。
4.如权利要求3所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，两个所述混凝土基础(132)之间通过设置有螺栓(136)及螺母的刚性连杆(134)可拆卸的连接。
5.如权利要求4所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，所述刚性连杆(134)两端的连接部沿阳光入射方向设置有多个等间距排列的连接孔，所述螺栓(136)可探入多个所述连接孔中的一个以调节相邻两个所述混凝土基础(132)的间距。
6.如权利要求4所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，各相邻的两个所述混凝土基础(132)通过两个所述刚性连杆(134)连接，两个所刚性连杆(134)平行排列。
7.如权利要求3所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，所述驱动机构(140)包括电机(141)、减速机(142)、轮盘(143)及齿盘(144)，其中：
所述电机(141)与所述减速机(142)连接并提供扭转力；
所述减速机(142)与所述轮盘(143)同轴固定连接，所述轮盘(143)与所述齿盘(144)啮合连接，所述减速机(142)通过所述轮盘(143)传输扭转力至所述齿盘(144)，所述齿盘(144)与所述主轴(120)固定连接并可带动所述主轴(120)旋转移动。
8.如权利要求7所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，所述减速机(142)为蜗轮蜗杆减速机。
9.如权利要求1所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，所述混凝土基础(132)及所述腔体均呈长方体状，所述轻质发泡材料(133)为泡沫塑料。
10.如权利要求1所述的水面太阳能跟踪装置(100)，其中，所述组件固定机构(110)包括多个沿所述主轴(120)等间距排列的横梁(111)及多个压块(112)，各所述横梁(111)通过抱箍(113)固定于所述主轴(120)的顶部；各所述压块(112)沿各所述横梁(111)固定设置，用于固定光伏组件。
11.一种水面太阳能跟踪系统，所述水面太能跟踪系统包括多个如权利要求1至10任一项所述的水面太阳能跟踪装置(100)及多个铰接连杆(200)，其中：
多个所述水面太阳能跟踪装置(100)沿阳光入射方向呈矩阵状排布；
所述铰接连杆(200)通过销钉(210)铰接于各相邻的两个所述水面太阳能跟踪装置(100)的所述混凝土基础(132)，可垂直于水平面转动。
12.如权利要求11所述的水面太阳能跟踪系统，其中，所述水面太阳能跟踪系统还包括固定锚(300)，所述固定锚(300)通过锚缆(310)连接于外围的所述水面太阳能跟踪装置(100)的所述混凝土基础(132)。
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CN110597302A (zh) * 2019-10-25 2019-12-20 浙江正泰新能源开发有限公司 光伏跟踪器系统

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