CN111133674A - 太阳能电池板的纵向安装方法和系统设备 - Google Patents
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Abstract
本发明是涉及在山坡斜坡地安装大量的太阳能电池板的方法与系统装置，更具体的,现有的在地面上安装太阳能电池板的方法需要一大片土地，因此在国土面积狭小的国家有不能建立代替核电的太阳能发电站的问题，本发明提供能利用废弃的山坡斜坡地，将多个太阳能电池板上下纵向多段安装的系统装置和方法，提高土地利用效率，在废弃的山地建立大规模太阳能发电站的有效方法及其系统装置之应用。同时，提供通过太阳能电池板的各个拐角和导轨之间采用长度可变型的连接手段，使各框架的反射面向360度方向随意可变，提高太阳光聚光效率，并将面板连接在四轴上，既安全于强风，在导轨间采用电动绞盘将面板拉上来安装或拉下来拆卸，便于面板的维修维护，以更换面板使太阳能发电系统的寿命提高到半永久性的技术。
Description
技术领域
现有的横向系统(Horizontal system)的太阳能电池板(Solar cell panel)需要一大片土地才能在地面上为太阳能发电，由于不能在国土面积狭小的国家建立代替核电的太阳能发电站的问题，本发明为提供能利用废弃的山坡斜坡地，将多个太阳能电池板上下纵向多段安装的纵向系统(Vertical system)装置和方法，提高土地利用效率，在废弃的山地建立大规模太阳能发电站的有效方法及其系统装置之应用。
背景技术
现有的太阳能电池(Solar cell)模块的面板安装在地面上的方法是将太阳能电池板横向安装，需要大面积的土地，平均包括服务面积在内的1KW级太阳能发电板的安装面积为10m2左右，所以要建立140MW级太阳能发电站，需要约1400公顷的土地，在现实中是不可能的。
在现有的平地上安装太阳能电池板时，需通过预先调节倾斜度或远程控制由多个太阳能电池(Solar cell)组成的模块之面板框架的方法来安装太阳能电池板，此方法使面板的高度为避免面板框架间的阴影需离格距离，而需要大片的土地。
此外，现有的平地安装方法在坡度较大的山地安装时，山坡上的强风使太阳能电池板易崩塌，由于是山坡，所以存在很难对沉重的太阳能电池板进行山地安装和维护保养的问题。
此外，在山坡上安装太阳能电池板的现有方法存在着只能利用山的南向的问题点，因此需要利用非单止向南，还要能在东西北方向可以利用全方向安装太阳能电池板的有效方法。
现有的太阳能电池板安装系统是由组合式支架固定面板的反射角而由固定式和支架与面板之间任意调节面板倾斜度的可变式所构成。
韩国专利第10-1108713号(易于调整倾斜度的太阳能发电装置)中，虽然配置了将支架和太阳能电池板之间用铰链轴连接，构成了在铰链轴上改变倾斜度的装置，但存在太阳能电池板本身的载荷或因强风使面板向后倾倒，造成面板损坏的问题。
韩国第10-1670346号(单坡屋顶安装用太阳能发电装置)中，支撑太阳能电池板的上部框架和支撑上部框架之下部框架构成组合式，并公开了固定并安装面板倾斜度的构造，但此方式仍存在不能在坡度上任意调整倾斜度的问题。
韩国专利第10-0887723号(太阳能收集面板的水上用固定构造物))将太阳能收集面板安装在江河或湖泊上的水上构造物的专利已登记在册，但存在设备成本仍然很高，与现有火力发电相比，发电单价要高出两倍以上的问题。
美国专利US6,060,658(Pole having solar cells)中，在柱子的360度表面安装了太阳能电池(Solar cell)模块，并公开了用太阳能电池(Solar cell)模块的电源来启动的涂料标志牌或手表等的构成技术，但存在着完全不顾太阳能聚光板的倾斜度或方向，而发电效率低下的问题。
美国专利US8,776,454B2(Solar array support structure mounting rail andmethod of installation thereof)公开了一种利用导轨的太阳能电池板放置方法，该方法是将铁轨水平安装到太阳能电池板上的方法，仍需大片土地。
1954年贝尔研究所用硅(Si)太阳能电池(Solar cell)取得了4％的效率，但是通过提高材料的纯度和改善制造工艺技术，现在量产电池(Cell)的效率已经改善至15％左右，但2012年登场的一种叫做“钙钛矿”的金属氧化物使量产效率提高到22％以上，制造成本降低到硅(Si)太阳能电池(Solar cell)的1/3以下。
因此，虽然已经达到了生产1千瓦电所需的太阳能发电费用和使用化石燃料生产的一般电力生产费用相等的“电网平价(Grid Parity)”，但存在为建立替代利用化石原料的发电系统的大规模太阳能发电站，难以获得大规模土地的问题。
在世界各国，核裂变方式的核能发电容易受到世界地震的影响，战时核电站遭到轰炸，造成原子弹规模的损害，因此以色列根本就没有安装核电站，在有战争或恐怖袭击危险的国家回避核电站的趋势加剧。
此外，利用煤炭的火力发电因公害，各国正在封闭发电设施，今后需要开发可替代核电或火力发电的产业化太阳能发电技术和可以降低发电成本的划时代的系统。
发明的详细解释
技术课题
现有的太阳能电池板在平地上安装时存在着因地价而增加发电成本的问题，而且由于对反射波的拒绝感使得无法在城市建设大规模太阳能发电设备。
由于上述问题，部分国家在盐田地面或道路上继续构筑太阳能发电设备的实验。为了解决上述问题，还提出了利用山地安装太阳能电池板的方法，但由于限制只能利用山地的南侧面，因此需要开发出可以利用廉价的山地的东西北向的技术。
本发明提供有效且经济的方法和系统装置，其用于在废弃山的东西南北全方向的斜坡地上安装用于太阳能发电的大规模的太阳能电池板，以解决上述问题并减少太阳能发电成本，目的是提供利用山地代替核电站或火力发电站的大规模太阳能发电设备构筑的系统技术。
解决课题的方案
为达成上述目的，本发明提供用于改善现有的太阳能电池板横向安装方法，并将其上下纵向安装，与现有方法相比，提供了突破性减小安装面积的系统技术和方法。
此外，提供利用纵向安装方法，将废弃山地的整个东西南北斜坡建立大规模太阳能发电站成为可实行的技术。
现有的利用山坡斜坡地的发明(申请人的韩国专利申请10-2017-0078521)只能安装在山的南侧方，但本发明提供可以安装在塔型的铁构造物上，不受山坡方向的限制，可以有效安装太阳能电池板的技术。
此外，现有的山坡安装方法在险峻的山地安装重量较重的大型太阳能电池板有一定的困难，但本发明涉及一种在导轨上用交流或直流电动绞盘简便地将沉重的太阳能电池板拉上来安装或拉下来拆卸的有效方法。
发明的效果
本发明提供在山坡斜坡地上，与山的倾斜度和方向无关安装大量的太阳能电池板的经济有效的解决方案，与平地和农田相比，地价明显低廉，具有显著的节减太阳能发电成本的效果。
本发明是在斜坡地将太阳能电池板的四轴连接在导轨上的结构，因此与现有的用于调节倾斜度的回转轴方式相比，更安全于强风，安装后可以改变面板的倾斜度，并且可在360度方向上改变倾斜，具有维持最佳发电效率的效果。
本发明提供在廉价的山坡斜坡地上构筑大量太阳能发电面板的系统技术，具有构建大规模太阳能发电面板园区，从而使得能够建造替代核电站或火力电厂的太阳能发电站的效果。
本发明是在与城市近郊平地相比，不会发生城市美观或反射波引起的民怨发生的低廉穷乡僻壤上，建立本发明的系统，具有没有民怨，并可显著地降低发电成本，使建立火力发电厂或核电站规模的大型太阳能发电站成为可能的效果。
本发明在塔形铁构造物上，上下纵向安装多个太阳能电池板，因此与现有的横向安装方法相比，具有提高土地利用的效率，降低发电成本的效果。
本发明由于在塔形铁构造物上安装太阳能电池板，使面板的方向可以向360度方向任意调节，提供在山地东西南北全方向的坡地均可利用的有用技术。
本发明能够将多个太阳能电池板上下连接导轨之间的链条拉到电动绞盘上，拉上来安装或拉下来拆卸的有效方法，并便于A/S或更换，可将太阳能发电站的寿命延长到半永久性，具有其拆装费用与核电站相比明显低廉的效果。
附图说明
图1是本发明的塔型系统构造图。
图2是本发明的山坡系统构造图。
图3是本发明的倾斜度可变型系统构造图。
图4是本发明的倾斜度固定型系统构造图。
图5是本发明的系统安装示例图。
具体实施方式
提供在山坡斜坡地上安装太阳能电池板的系统装置，沿山坡南侧的斜坡地，在山的上部和下部之间纵向组成数条导轨，上述导轨间上端和下端之间构成的钢索卷绕手段(Wire rope winding tools)，将多数个太阳能电池板上的框架以上下进行可拆卸结合的方式连接在一起的多数个太阳能电池板支撑框架的链条的上述导轨之间，以上述钢索卷绕手段拉上来安装或拉下来拆卸为特征的太阳能电池板安装系统装置。
上述形态中，太阳能电池板安装框架与导轨之间采用锁紧螺栓螺母或附加构成连接手段，构成使各连接手段的长度可变，将各框架可分别360度方向改变倾斜度，从而提高各面板的太阳能聚光效率。
将上述形态被用于安装在塔形铁构造物上代替山坡斜坡地时，可任意改变铁构造物的方向，从而提供与山坡斜坡地的方向无关，安装多数个太阳能电池板的最佳形态。
为实施发明的形态
为实施本发明的详细内容参见附图详细说明如下。
图1是本发明的系统结构图，图3和图4是本发明的太阳能电池板链条的结构图，图5是安装后的示例图。
根据图1，本发明的系统在塔形铁构造物(15)的南侧面设置了多个导轨(17)，在导轨与导轨之间构成连接多个太阳能电池板安装用框架(14)的上下框架的链条(图3/图4)，并在上述框架的链条的最上端连接钢索(16)经由安装在导轨的上部和下部的钢索回转轴(12)由电动绞盘等构成的钢索卷绕手段(13)，通过钢索卷绕手段(13)卷绕钢索以提升拉上框架链条的方法来安装或拉下来拆卸多数个太阳能电池板的系统。
上述系统中，在安装太阳能电池板框架的链条(图2/图3)的两个导轨(17)之间可配置连接到每个导轨的梯子(11)，从而提供对每个太阳能电池板易于接近，方便透风，即使在强风中也能确保安全的太阳能电池板安装系统。
上述系统中，钢索卷绕手段(13)可以由电动式绞盘(Winch)装置组成，也可以使用利用复合滑轮(Pulley)的卷扬装置，亦可将钢索(Wire rope)用金属环连接成的铁链(Steel Chain)或绳索来代替组成。
如上所述，将多个太阳能电池板拉上后，根据图3所示，在每个安装太阳能电池板的框架(14)和框架左右导轨(17)之间通过螺栓螺母固定或用长度可变式的连接手段(18)将太阳能电池板的反射面360度方向改变倾斜度后固定，能把太阳能聚光效率调节到最佳。
根据图4，可以将多个太阳能电池(Solar cell)框架和导轨之间用锁紧螺栓螺母连接起来改变导轨本身的角度或方向，从而提高太阳能电池板的聚光效率。
本发明提供分离多个面板并安装于导轨上，因此通过各面板之间的上下间距和面板左右侧梯子可透风的构造，即使在强风中也能有效安装太阳能电池板的有用的安装方法。
本发明将在导轨之间连接多个太阳能电池板上下的链条用电动绞盘或卷扬装置等，以钢索卷绕手段(13)拉上来安装或拉下来拆卸太阳能电池板，因此具有便于A/S或更换，可将太阳能发电站的寿命延长到半永久性，其拆装费用与核电站相比明显低廉的效果。
本发明由于在塔型铁构造物上安装导轨(17)，因此可以在铁构造物的南面安装导轨，使导轨的方向始终朝南配置，均可利用山地东西南北全方向的山坡地。
本发明中的塔型铁构造物引用在山地构筑的输电塔型态的A字形或法国巴黎的埃菲尔铁塔型或口字形的铁制塔结构，加固塔的南侧面，安装多个导轨(17)，选择导轨为L字形钢或
字形钢或U字形钢组成，并在导轨的侧方打上锁紧螺栓螺母用的孔，可在太阳能电池板与导轨之间附加或拆卸锁紧螺栓螺母或连接手段，在本发明中不限制导轨或铁制塔的形态或构成。
图2是在本发明的系统中，不构筑塔型的铁构造物，而直接在山坡南侧面构筑导轨，以安装本发明的太阳能电池板的结构图。
如图所示，在山坡斜坡地上用安装导轨用的铁构造物或在山坡岩盘上用锚螺栓(Anchor Bolt)或岩栓(Rock Bolt)或土钉(Soil Nailing)等连接在一起的多数个导轨(17)，在导轨与导轨之间构成连接多个太阳能电池板安装用框架(14)的上下框架的链条(图3/图4)，并在上述框架的链条的最上端连接钢索(16)经由安装在导轨的上部和下部的钢索回转轴(12)由电动绞盘等构成的钢索卷绕手段(13)，通过钢索卷绕手段(13)卷绕钢索以构成提升拉上框架链条的方法来安装或拉下来拆卸多数个太阳能电池板的系统。
上述系统中，在安装太阳能电池板框架的链条(图2/图3)的两个导轨(17)之间可配置连接到每个导轨的梯子(11)，从而提供对每个太阳能电池板易于接近，方便透风，即使在强风中也能确保安全的太阳能电池板安装系统。
上述系统中，钢索卷绕手段(13)可以由电动式绞盘(Winch)装置组成，也可以使用利用复合滑轮(Pulley)等的卷扬装置，将钢索(Wire rope)用金属环连接成的铁链(SteelChain)或绳索来代替组成。
如上所述，将多个太阳能电池板拉上后，根据图3所示，在每个安装太阳能电池板的框架(14)和框架左右导轨(17)之间通过螺栓螺母固定或用长度可变式的连接手段(18)将太阳能电池板的反射面360度方向改变倾斜度后固定，能把太阳能聚光效率调节到最佳。
本发明提供分离多个面板并安装于导轨上，因此通过各面板之间的上下间距和面板左右侧梯子可透风的构造，即使在强风中也能有效安装太阳能电池板的有用的安装方法。
本发明将在导轨之间连接多个太阳能电池板上下的链条用电动绞盘或卷扬装置等，以钢索卷绕手段(13)拉上来安装或拉下来拆卸太阳能电池板，因此具有便于A/S或更换，可将太阳能发电站的寿命延长到半永久性，其拆装费用与核电站相比明显低廉的效果。
在太阳能电池板的框架上下左右四方中，选择两方和导轨间构成长度可调的连接手段后，可用连接手段对各框架倾斜面的上下或左右方向进行调节。
此外，可组成在框架上方和下方左右侧配置电动式或液压式调节与导轨的长度的连接手段，通过远程控制调节各连接手段的长度，使框架的倾斜度和倾斜可以向360度方向转换。
上述配置中，如果太阳能电池板的面板框架是大型的情况时，可在框架底部各连接部之间配置另外的加固剂或支架，以支撑太阳能电池板的载荷，四角连接部间可选择性地配置附加另外的连接部，也可以按照太阳能电池板的大小或载荷将安装面板的框架构成组合式结构。
将本发明的系统构筑在山坡斜坡地上时，为支撑附有太阳能电池板的导轨载荷，在山坡顶部的导轨上配置铁构造物或折弯悬挂在山坡顶部固定安装或在斜坡地岩盘上将多数个横向导轨用锚螺栓(Anchor Bolt)或岩栓(Rock Bolt)或土钉(Soil Nailing)连接起来，在没有岩盘的地区则另建构造物，安装横向导轨后在上面接合多数个太阳能电池板安装用的纵向导轨后，多数个横向导轨和纵向导轨就会形成网格结构，分散载荷，提供更安全的面板安装系统，可根据山坡斜坡地的地形，将纵向导轨组成直线，曲线或阶梯式。
本发明中，在山坡面或铁构造物上构筑太阳能电池板的方法有在山坡斜坡地处或铁构造物的南侧面上下纵向安装多个导轨的阶段，在导轨间的上段部和下段部之间构成钢索卷绕手段的阶段，连接多个太阳能电池板框架上下的太阳能电池板安装框架的链条阶段，上述导轨间沿着导轨与上述太阳能电池板安装框架的链条以钢索卷绕手段拉上太阳能电池板安装框架和导轨之间采用螺栓螺母或连接手段，使面板的倾斜度可变或向360度选择性方向倾斜安装，拉下来构成拆卸，具有易于安装和拆卸的特点。
上述方法中，可在建筑物的外墙墙体，楼顶或屋顶上铺设铁构造物替代塔形铁构造物，通过将铁构造物平躺在地面上，安装太阳能电池板后用起重机吊起并放置的方法，可建筑本发明的系统，亦可不组成导轨或钢索卷绕手段，直接在铁构造物上安装太阳能电池板框架或在不用框架直接安装太阳能电池板。
如上所述，本发明提供在废弃的山坡斜坡地上构建大量的太阳能电池板园区的有效方法，将太阳能电池板连接在四轴上，既安全于强风，又能改变面板的倾斜度，提供倾斜面倾斜向360度方向随意可变的系统，且太阳能电池板易于安装和拆卸，从而使太阳能发电系统的寿命提高到半永久性，因此，为今后提供构筑代替核电站或火力发电站的大型太阳能发电系统的系统技术。
因此，可以在不偏离本发明的技术思想或主要特征的范围内，以其他多种形态加以利用，由此，属于本发明的专利请求范围的均等范围内的变形或变更均属于本发明的范围。
产业上可利用性
通过本发明，可以在地价低廉的山坡墙纸上，经济上的构筑大规模太阳能发电设备，可用于今后替代核电或火力发电的太阳能发电站建立产业。另外，拥有山地的地主可以在自己的山上像种树一样构筑本发明的太阳能发电塔，从而激活小规模发电事业。
序列列表Free Text
11；梯子
12；回转轴
13；钢索卷绕手段(Wire rope winding tools)
14；太阳能电池板(Solar cell panel)
15；塔形铁构造物
16；钢索(Wire rope)
17；导轨
18；导轨间的连接手段
19；导轨附着用辅助装置
20；面板间的连接部。
Claims (14)
1.关于将太阳能电池板上下纵方向安装的系统装置，
(1)在塔形铁构造物的南侧面上下纵向安装多数个导轨与，
(2)上述导轨之间的上段部和下段部间构成钢索卷绕手段与，
(3)多数个太阳能电池板框架的上下以纵方向连接的太阳能电池板安装框架的链条与，
(4)包含上述导轨间沿着导轨与上述太阳能电池板安装框架的链条以钢索卷绕手段拉上太阳能电池板安装框架和导轨之间采用螺栓螺母或连接手段，使各面板的倾斜度(GRADIENT)可变或向360度的选择性方向倾斜(SLOPE)安装组成的太阳能电池板的上下纵方向安装系统装置。
2.如权利要求项1所述，
上述太阳能电池板的框架上下左右四方中，选择两方和导轨间构成长度可变的连接手段，使连接手段的长度可变对太阳能电池板的倾斜面以上下或左右方向进行调节所构成的太阳能电池板的上下纵方向安装系统装置。
3.如权利要求项1所述，
安装太阳能电池板的导轨之间附加配置梯子，使其为A/S便于接近所构成的太阳能电池板的上下纵方向安装系统装置。
4.如权利要求项1所述，
将钢索(Wire rope)用金属环连接成的铁链(Steel Chain)或绳索来代替组成为特征的太阳能电池板的上下纵方向安装系统装置。
5.关于在山坡斜坡地安装太阳能电池板的系统装置，
(1)沿着山坡南侧斜坡地山坡面的上部和下部之间以纵方向安装的多数个导轨与，
(2)上述导轨间的上段部和下段部之间所构成的钢索卷绕手段与，
(3)多个太阳能电池板的上下以可拆卸式的方法连接太阳能电池板安装框架的链条与，
(4)上述导轨间沿着导轨与上述太阳能电池板安装框架的链条以钢索卷绕手段拉上太阳能电池板安装框架和导轨之间采用螺栓螺母或连接手段，使各框架的倾斜度分别可变或向360度选择性方向倾斜所构成的太阳能电池板安装系统装置。
6.如权利要求项5所述，
将上述连接手段可选择以电动式或液压式构成，通过远程控制调节各连接手段的长度，使太阳能电池板的倾斜度可变或向360度选择性方向倾斜(SLOPE)所构成的太阳能电池板安装系统装置。
7.如权利要求项5所述，
根据山坡的地形，将太阳能电池板安装用的导轨组成直线，曲线或阶梯式连接太阳能电池框架和导轨间配置梯子使其为A/S便于接近所构成的太阳能电池板安装系统装置。
8.如权利要求项5所述，
根据山坡地形将多数个横方向导轨安装在岩盘或独立构造物上后，将多数个面板安装用导轨以纵方向接合而构成的太阳能电池板安装系统装置。
9.关于安装太阳能电池板的方法，
(1)包含沿着太阳能电池板安装用的构造物南侧面上下纵向安装多个导轨的阶段与，
(2)上述导轨间的上段部和下段部之间构成钢索卷绕手段的阶段与，
(3)连接多个太阳能电池板框架上下的太阳能电池板安装框架的链条阶段与，
(4)上述导轨间沿着导轨与上述太阳能电池板安装框架的链条以钢索卷绕手段拉上太阳能电池板安装框架和导轨之间采用螺栓螺母或连接手段，使各框架的倾斜度可变或向360度选择性方向倾斜安装或拉下来拆卸阶段的安装太阳能电池板的方法。
10.如权利要求项9所述，
选择导轨为L字形钢或
字形钢或U字形钢组成，并在导轨的侧方打上锁紧螺栓螺母用的孔，可在太阳能电池板与导轨之间附加或拆卸锁紧螺栓螺母或连接手段，改变连接手段的长度使太阳能电池板的倾斜度可调节向360度选择性方向倾斜来安装或拆卸的太阳能电池板安装方法。
11.如权利要求项9所述，
根据上述太阳能电池板安装构造物的结构，选择性地配置是否安装太阳能电池板安装框架的链条或钢索卷绕手段，从而构成安装太阳能电池板的太阳能电池板安装方法。
12.如权利要求项11所述，
根据上述太阳能电池板安装用的构造物或方向安装面板用的导轨在直线，曲线或阶梯式中选择连接所构成的太阳能电池板安装方法。
13.如权利要求项9所述，
为支撑附有太阳能电池板的导轨载荷，在导轨的上段部另外配置铁构造物固定安装在山坡顶部所构成的太阳能电池板安装方法。
14.如权利要求项9所述，
不另外配置安装太阳能电池板的框架，而是在太阳能电池板和轨道之间用锁紧螺栓螺母或连接手段，以调整太阳能电池板的倾斜度和选择性方向倾斜安装的太阳能电池板安装方法。
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