CN110581685A - 一种活动支架的分布式光伏发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源领域,具体为一种活动支架的分布式光伏发电系统。目前市场上的分布式光伏发电都是采用固定安装模式,由于太阳能板倾角固定不变不具有追日功能,导致发电效率低下,而太阳能追踪装置又因其体积大成本高昂,很难适用于分布式光伏发电当中,所以在光电转化率短期内难于有效提高的当下,如何去提高太阳能发电量,就成为分布式光伏发电所遇到的一个亟待解决的技术难题。本发明提供的活动安装的太阳能板支架技术,其带有旋转功能的驱动系统,使得太阳能板的倾角随着时间的变化而发生改变,达到了追日的效果,因而发电效率得到极大地提高,与光伏板装机容量相同的固定安装模式的分布式光伏发电相比,本发明的光伏发电量将多增加40%以上。

Description

一种活动支架的分布式光伏发电系统
技术领域
本发明涉及新能源领域,具体为一种活动支架的分布式光伏发电系统。
背景技术
我国目前已经成为世界第一的光伏发电大国,作为节能减排的一个重要手段,分布式光伏发电越来越受到重视,分布式光伏发电在国内外市场上像雨后春笋似的不断涌现,但目前市面上的分布式光伏发电由于都是采用固定安装模式的支架,这种安装模式由于光伏组件的倾角固定不变,不能随着太阳辐射强度的变化而发生改变,不具有追日功能,导致发电效率低下,而太阳能追踪装置又因其体积大、制作和维护成本的高昂,很难适用于分布式光伏发电当中。但要把固定安装模式的分布式光伏发电全部推倒重新建设成活动式安装模式的做法既不现实,也无必要,所以在光电转化率短期内难于有效提高的当下,在同等的光伏板装机容量下,如何去提高太阳能的发电量,这是目前分布式光伏发电所遇到的亟待解决的技术难题。
发明内容
针对上述缺陷,本发明通过提供一种活动支架的分布式光伏发电系统,使目前市场发电效率低、性价比低的光伏发电,转变为发电效率高、性价比高的光伏发电,以满足可再生能源市场不断发展的需求。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种活动支架的分布式光伏发电系统,其包含有电动驱动装置、基座、光伏矩阵、T型梁、太阳能控制器、蓄电池,所述基座外形为T型或L型或长方型的形状,基座的截面为长方形或圆形或四方形或其他多边形的几何形状,T型或L型基座的顶部延长段的截面为长方形或梯形或四方形的形状,基座是沿着东西或南北方向排列安装,但不论采用哪一种排列方式,基座顶部延长段的长边都是与南北方向平行,基座材质为钢筋混凝土或不锈钢或铝合金钢,所述的电动驱动装置,每组主要由一根不锈钢或铝合金钢的轴、X个滑动轴承支座、一台或两台的电动机、一个或两个的电动机驱动轮所组成,滑动轴承支座和电动机都焊接或螺栓固定安装在基座顶部与基座形成一体,轴与南北方向平行安装,穿插在X个滑动轴承支座上,一端或两端与电动机上的电动机驱动轮相连接,一组电动驱动装置和N条T型梁共同构成一个驱动系统,驱动一组光伏矩阵的转动,所述一组光伏矩阵由W块太阳能板、W个太阳能板支架和S条横梁所组成,没有支柱,W块太阳能板镶嵌在W个太阳能板支架内,S条横梁与支架底部焊接或螺栓固定连接,S条横梁并列安装并相间一定的间距,把W个支架连为一体形成一组光伏矩阵,所述N条T型梁与轴垂直安装,其上端与S条横梁焊接或螺栓固定连接并托起一组光伏矩阵,N条T型梁带有圆环状的下端焊接或螺栓固定连接卡在轴上形成一体,N条T型梁的材质为铝合金或不锈钢, X、N、W、S是单数或偶数的倍数值,其特征在于:本发明将根据时间变化,控制电动机往东或西旋转一定的角度做功,带动电动机驱动轮驱动轴旋转,使得固定在轴上的T型梁带动光伏矩形随同相向转动,由此沿着东西或南北方向排列的太阳能板倾角得以发生改变;本发明与市电能够整合成为一个双电源供电系统,通过自动开关转换器的调节控制,把单一由市电供电的负荷改造成以太阳能发电为主电源供电,市电为备用电源供电,交替使用太阳能发电和市电供电的负荷,所述的电动机是一种带有减速装置的、能够把电能转换成机械能的设备,其种类包含了按工作电源类别来划分的直流电机和交流电机两大类型的电动机,电动机上安装有远程遥控装置和智能控制系统,根据时间的变化来控制电动机开关的开启和关闭,所述根据时间变化控制电动机调节有两种不同的方式,第一种是一日之内调节三次的方式,太阳能板在电动机带动下转动到一定角度之后,在上午、正午、下午的各个时间段内都将静止不动,直到下个时间段到来为止,太阳能板的安装方位角确定后,以太阳能板在上午或下午时间段内一个最佳倾角为基础角度,换算出电动机往东或西方向旋转的一个正负角度的数值α和β,太阳能板转动的角度也为α和β;第二种是随着时间的变化对倾角进行微调的方式,此方法是以上午或下午时间段内某个时刻的最佳倾角为基准,对上午或下午时间段内的倾角进行微调,正午时段保持不动不进行微调,所述的自动开关转换器,其具有如下的特性:1)其只是进行双电源的转换,而没有线路分断和保护功能;2)其必须具备抗击很高抗击电流冲击的特性;3)其具备可频繁操作的特性;4)其具有自投自复的功能,所述的自动开关转换器分为一体化自动转换开关类和塑壳断路器类这两种类型。
本发明的一种活动支架的分布式光伏发电系统,解决了分布式光伏发电追日难的技术难题,目前市场上的太阳能追踪系统虽然能够达到追日的效果,但是其制作和维护成本高昂,性价比低难以在分布式光伏发电中推广应用,更重要的是它无法对目前固定式安装的分布式光伏发电站的太阳能板进行技术改造以使其具有追日的功能,而本发明却能解决这一技术难题,而且方法简单有效、费用低、工期短、效益高,改造完成后的光伏发电总量将比原来多增加40%以上,本发明具有很好的经济效益、生态效益。
附图说明
图1为平面俯视图:符号1为太阳能板,符号2为支架,符号3为横梁,符号4为立柱,符号5为电动机,符号6为轴,符号7为滑动轴承支座,符号8为T型梁;图2为南北方向正视图;图3为东西方向正视图;图4为T型梁示意图;图5为上午时段光伏矩阵面朝东面的示意图;图6为正午时段光伏矩阵成水平状的示意图;图7为下午时段光伏矩阵面朝西面的示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合附图对本发明做进一步描述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
太阳能是一种清洁的能源,它的应用正在世界范围内快速地增长,利用太阳能发电就是一种使用太阳能的方式,但目前建设一个太阳能发电系统的成本较高的,以我国现阶段太阳能发电成本为例,其花费在太阳电池组件的费用大约占了70%左右,要提高光伏发电的性价比,在降低成本的同时,也要提高光伏发电量,在光电转化率短期内难于有效提高的当下,如能使太阳能板的倾角随着时间的变化而发生改变,就能使得光伏发电量得到极大地提高。
倾斜角是指光伏组件平面与水平面的夹角,倾斜角对太阳能板能够接收到的太阳辐射量影响很大,直接影响到光伏发电量的大小,因此确保太阳能板能够尽可能地获得太阳的直接辐射量,使太阳能板具有一个最佳倾斜角就显得尤为重要。目前太阳能板的安装形式99%都是固定式,对于固定式安装,一旦安装完成,太阳能板的倾斜角就无法改变,接受到的太阳能直接辐射量很有限,据测算,如果太阳能电池板与太阳光线角度存在25°的偏差时,就会因为垂直入射的辐射能减少而使光伏发电的输出功率下降10%左右,所以发电效率低,为了使太阳能板能始终有个最佳倾角面朝太阳,以接收最大的、有效的太阳能直接辐射,本发明提供了一种太阳能板安装到位后方位角固定不变,但太阳能板倾斜角可以调节的技术,这种技术初始投资和维修成本低,可以替代太阳跟踪装置,同时本发明还可以对目前市场上固定模式安装的光伏发电站进行技术改造,把太阳能板的固定安装模式改造成活动式安装模式。
参考图1~4所示,本发明的支架创新之处在于光伏矩阵下有一个驱动系统,随着时间的变化驱动光伏矩阵的转动。光伏矩阵由太阳能板1、太阳能板支架2、支架横梁3所构成,驱动系统由一组电动驱动装置和T型梁8组成构成,电动驱动装置中主要包括有电动机5、一根不锈钢或铝合金钢的轴6、滑动轴承支座7、电动机驱动轮所组成,滑动轴承支座7和电动机5都焊接或螺栓固定安装在立柱4上与立柱4形成一体,轴6插在滑动轴承支座7上,一端或两端与电动机5上的电动机驱动轮相连接,T型梁8的上端与支架横梁3焊接或螺栓固定连接并托起光伏矩阵, T型梁8带有圆环状的下端焊接或螺栓固定连接在轴6上形成一体,随着时间的变化,控制电动机5往东或西旋转一定的角度做功,带动电动机5驱动轮驱动轴6转动,使得固定在轴6上的T型梁8带动光伏矩形随同相向转动,由此太阳能板1的倾角得以发生改变。根据不同季节气候的变化,以不同的时间段对倾角进行调节,以下就以第一种调节方式在夏季时段为例进行说明,调节方法具体阐述如下。
支架平时是成水平状态,参阅图6,时间的调节控制分为三个阶段,第一阶段为上午时间段,从AM6:00至AM11:00,智能控制系统启动电动机5往东面旋转,通过电机驱动轮带动轴6往东面相向旋转一个角度α后停止旋转,太阳能板1在此过程也跟随轴6相向转动角度α,面朝东面成最佳倾角,参照图5;第二阶段为正午时间段,从AM11:00至PM14:00,智能控制系统启动电动机5往西面旋转,通过电机驱动轮带动轴6相向回转一个角度-α后停止旋转,太阳能板1在此过程也跟随轴相向转动角度-α成水平状态,倾角为零,参照图6;第三阶段为下午时间段,从PM14:00至PM18:00,智能控制系统启动电动机5往西面旋转,通过电机驱动轮带动轴6相向往西面旋转一个角度β后停止旋转,太阳能板1在此过程也跟随轴6相向转动一个角度β,面朝西面成最佳倾角,参照图7,超过PM18:00后太阳能电池板1又自动恢复到水平状态。
目前国内外用电负荷基本上都是采用燃煤发电的市电,像路灯照明、交通信号灯、安全监控、信号发射塔等都是用电量大的市电负荷,能否为这些耗电大户提供清洁能源用电,是关系到如何减少燃煤发电、空气污染的社会问题。分布式光伏发电由于其不占用场地、体积小、重量轻、安装维护方便、无输配电损耗低、无需建配电站、接近用电终端,就地发电就地使用的优势,能够很好地解决上述问题,但由于目前分布式光伏发电几乎都是采用固定式安装模式,太阳能板没有追日功能,使得其发电量低下,性价比低的缺陷反过来又阻碍了分布式光伏发电在市场上的推广应用。本发明提供的活动式安装模式的太阳能板技术,很好地解决了太阳能板不能追日的技术难题,使得分布式光伏的发电量得到极大提高。本发明的分布式光伏发电能够与市电可以整合成为一个双电源供电的系统,市电和太阳能发电的一起并用,通过自动开关转换器优先选择使用太阳能发电供电,即蓄电池供电为主电源,当主电源的电压高于设定的阈值电压A值时,主电源自动投入,备用电源市电备用;当主电源发生故障或主电源的电压低于设定的阈值电压B值时,备用电源市电投入使用;当主电源的电压恢复到设定的阈值电压A值时,自动停掉备用电源市电,再次切换到主电源供电,A值的绝对值>B值的绝对值,这将极大地减少了原有市电负荷对市电的使用量,将极大地节省了燃煤发电、节省了电费,减少了空气污染和雾霾天气的产生,所以,本发明对现有市电负荷的节能改造起到了积极的有益的很好的生态效益、社会效益以及经济效益。
在没有日照的阴雨天,为避免狂风有可能对太阳能板的损坏,可以暂时停止调节,使支架始终水平状态,直到有日照为止;在冬季积雪较厚的区域,可以把倾角调到最大,防止支架上的太阳能电池板上积雪加厚,以免损坏太阳能电池板;在发生突发极端天气时,还可以通过远程的遥控系统,人工调节支架始成水平状态,避免太阳能板被极端天气所损坏。

Claims (4)

1.一种活动支架的分布式光伏发电系统,其包含有电动驱动装置、基座、光伏矩阵、T型梁、太阳能控制器、蓄电池,所述基座外形为T型或L型或长方型的形状,基座的截面为长方形或圆形或四方形或其他多边形的几何形状,T型或L型基座的顶部延长段的截面为长方形或梯形或四方形的形状,基座是沿着东西或南北方向排列安装,但不论采用哪一种排列方式,基座顶部延长段的长边都是与南北方向平行,基座材质为钢筋混凝土或不锈钢或铝合金钢,所述的电动驱动装置,每组主要由一根不锈钢或铝合金钢的轴、X个滑动轴承支座、一台或两台的电动机、一个或两个的电动机驱动轮所组成,滑动轴承支座和电动机都焊接或螺栓固定安装在基座顶部与基座形成一体,轴与南北方向平行安装,穿插在X个滑动轴承支座上,一端或两端与电动机上的电动机驱动轮相连接,一组电动驱动装置和N条T型梁共同构成一个驱动系统,驱动一组光伏矩阵的转动,所述一组光伏矩阵由W块太阳能板、W个太阳能板支架和S条横梁所组成,没有支柱,W块太阳能板镶嵌在W个太阳能板支架内,S条横梁与支架底部焊接或螺栓固定连接,S条横梁并列安装并相间一定的间距,把W个支架连为一体形成一组光伏矩阵,所述N条T型梁与轴垂直安装,其上端与S条横梁焊接或螺栓固定连接并托起一组光伏矩阵,N条T型梁带有圆环状的下端焊接或螺栓固定连接卡在轴上形成一体,N条T型梁的材质为铝合金或不锈钢, X、N、W、S是单数或偶数的倍数值,其特征在于:本发明将根据时间变化,控制电动机往东或西旋转一定的角度做功,带动电动机驱动轮驱动轴旋转,使得固定在轴上的T型梁带动光伏矩形随同相向转动,由此沿着东西或南北方向排列的太阳能板倾角得以发生改变;本发明与市电能够整合成为一个双电源供电系统,通过自动开关转换器的调节控制,把单一由市电供电的负荷改造成以太阳能发电为主电源供电,市电为备用电源供电,交替使用太阳能发电和市电供电的负荷。
2.根据权利要求1所述的一种活动支架的分布式光伏发电系统,其特征在于:所述的电动机是一种带有减速装置的、能够把电能转换成机械能的设备,其种类包含了按工作电源类别来划分的直流电机和交流电机两大类型的电动机,电动机上安装有远程遥控装置和智能控制系统,根据时间的变化来控制电动机开关的开启和关闭。
3.根据权利要求1所述的一种活动支架的分布式光伏发电系统,其特征在于:所述根据时间变化控制电动机调节有两种不同的方式,第一种是一日之内调节三次的方式,太阳能板在电动机带动下转动到一定角度之后,在上午、正午、下午的各个时间段内都将静止不动,直到下个时间段到来为止,太阳能板的安装方位角确定后,以太阳能板在上午或下午时间段内一个最佳倾角为基础角度,换算出电动机往东或西方向旋转的一个正负角度的数值α和β,太阳能板转动的角度也为α和β;第二种是随着时间的变化对倾角进行微调的方式,此方法是以上午或下午时间段内某个时刻的最佳倾角为基准,对上午或下午时间段内的倾角进行微调,正午时段保持不动不进行微调。
4.根据权利要求1所述的一种活动支架的分布式光伏发电系统,其特征在于:所述的自动开关转换器,其具有如下的特性:1)其只是进行双电源的转换,而没有线路分断和保护功能;2)其必须具备抗击很高抗击电流冲击的特性;3)其具备可频繁操作的特性;4)其具有自投自复的功能,所述的自动开关转换器分为一体化自动转换开关类和塑壳断路器类这两种类型。
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