CN112491348A - 一种具有减阻结构的光伏组件及光伏跟踪支架系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于光伏领域，公开了一种具有减阻结构的光伏组件及光伏跟踪支架系统，光伏组件包括光伏组件板和减阻件；减阻件相邻设置于所述光伏组件板的外侧，所述减阻件上设有阵列排布的通孔，以供气流上下或水平均匀地通过所述光伏组件板。本发明通过在光伏组件板的外侧设置减阻件，减阻件上设置阵列的通孔，通孔对风具有导向作用，可改变风对光伏组件板的作用力，降低涡激共振或湍流发生的可能性，进而减少光伏组件板的受风荷载，提高了光伏组件的可靠性。

Description

一种具有减阻结构的光伏组件及光伏跟踪支架系统

技术领域

本发明涉及光伏领域，尤指一种具有减阻结构的光伏组件及光伏跟踪支架系统。

背景技术

现有的光伏组件板多为矩形平板形层压件，层压件从上到下依次为盖板玻璃、EVA、电池层、EVA、背板等，然后在层压件四周包覆铝合金边框固定成型。这种结构的光伏组件较为平整，安装方便，但是这类结构也存在抗风荷载性能差的明显缺陷，矩形平板面型光伏组件表面风载大，且容易发生涡激共振，存在安全隐患。

此外，在进行实际风洞实验时，由于支架上方的光伏组件为一个完全无空隙的封闭方形结构，风在接触到上方光伏组件时，会在边缘区域产生湍流，导致边缘区域风荷载增加，影响光伏组件的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有减阻结构的光伏组件及光伏跟踪支架系统，可有效降低光伏组件的风荷载，提高光伏组件的稳定性。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，提供一种具有减阻结构的光伏组件，包括：

光伏组件板；

减阻件，所述减阻件相邻设置于所述光伏组件板的外侧，所述减阻件上设有阵列排布的通孔，以供气流上下或水平均匀地通过所述光伏组件板。

进一步优选地，所述减阻件为蜂窝板，所述蜂窝板设置在所述光伏组件板沿宽度方向的两侧，且所述蜂窝板上的通孔沿所述光伏组件板的宽度方向贯穿所述蜂窝板。

进一步优选地，所述蜂窝板的高度与所述光伏组件板的宽度比为1:5～10。

进一步优选地，所述蜂窝板的孔隙率为30％～70％。

进一步优选地，所述蜂窝板采用高透光率工程材料制成。

进一步优选地，所述蜂窝板与所述光伏组件板的平面的夹角范围为0-180度。

进一步优选地，所述减阻件为筛网板，所述筛网板设置在所述光伏组件板沿长度方向的两侧，所述筛网板上的通孔沿所述光伏组件板的高度方向贯穿所述筛网板。

进一步优选地，所述筛网板的空气通过率大于40％；

所述筛网板沿所述光伏组件板的长度方向的尺寸大于520mm。

进一步优选地，所述减阻件包括蜂窝板和筛网板；

所述蜂窝板设置在所述光伏组件板沿宽度方向的两侧，且所述蜂窝板上的通孔沿所述光伏组件板的平面方向贯穿所述蜂窝板；

所述筛网板设置在所述光伏组件板沿长度方向的两侧，所述筛网板上的通孔沿所述光伏组件板的高度方向贯穿所述筛网板。

另一方面，还提供一种光伏跟踪支架系统，包括上述的具有减阻结构的光伏组件。

本发明的技术效果在于：通过在光伏组件板的外侧设置减阻件，减阻件上设置阵列的通孔，通孔对风具有导向作用，可改变风对光伏组件板的作用力，降低涡激共振或湍流发生的可能性，进而减少光伏组件板的受风荷载，提高了光伏组件的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的一种具有减阻结构的光伏组件的实施例一的结构示意图；

图2是无蜂窝板时光伏组件板在风场中的流场流线图；

图3是无蜂窝板时光伏组件板正面的风压分布图；

图4是无蜂窝板时光伏组件板背面的风压分布图；

图5是设置蜂窝板时光伏组件板在风场中的流场流线图；

图6是设置蜂窝板时光伏组件板正面的风压分布图；

图7是设置蜂窝板时光伏组件板背面的风压分布图；

图8是本发明的一种具有减阻结构的光伏组件的实施例二的结构示意图；

图9是图8中A处的放大图；

图10是进行风洞实验时光伏组件板所受扭矩示意图；

图11是本发明的一种具有减阻结构的光伏组件的实施例三的结构示意图。

附图标号说明：

1、光伏组件板；2、蜂窝板；3、通孔；4、筛网板；5、立柱；6、主轴；7、檩条。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实施例，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。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

一种具有减阻结构的光伏组件，如图1所示，包括光伏组件板1和减阻件，减阻件为蜂窝板2，蜂窝板2设置在光伏组件板1沿宽度方向的两侧，蜂窝板2上设有阵列排布的通孔3，蜂窝板2上的通孔3沿光伏组件板1的宽度方向贯穿蜂窝板2。

光伏组件板1为一平面板状结构，光伏组件板1的长度方向为与主轴6平行的方向，光伏组件板1的宽度方向为与光伏组件板1的长度方向相垂直的方向，如图1所示，光伏组件板1的长度方向为图1中从左到右的方向，蜂窝板2沿光伏组件板1的长度方向延伸设置，蜂窝板2上的通孔3沿光伏组件板1的宽度方向贯穿蜂窝板2。

本实施例中，在光伏组件板1的边缘加装蜂窝板2，蜂窝板2上的通孔3沿光伏组件板1的宽度方向贯穿蜂窝板2，从光伏组件板1的正面来流时，气流会顺畅地自通孔3穿过蜂窝板2，可加快流经光伏组件板1背面的风速，不仅提高了光伏组件板1的散热能力，而且改变了光伏组件板1在风场中的流线分布，减少了光伏组件板1的受风载荷。

采用有限元软件对是否安装蜂窝板2的两种光伏组件进行了流场仿真，流场仿真对应的主要计算条件为：正面来流、风速为20m/s、迎风角30°。图2为无蜂窝板2时光伏组件板1在风场中的流场流线图，图3为无蜂窝板2时光伏组件板1正面的风压分布图，图4为无蜂窝板2时光伏组件板1背面的风压分布图，图5为设置蜂窝板2时光伏组件板1在风场中的流场流线图，图6为设置蜂窝板2时光伏组件板1正面的风压分布图，图7为设置蜂窝板2时光伏组件板1背面的风压分布图。

从图2和图5中可看出，设置蜂窝板2后，将光伏组件板1背面的漩涡从一个大漩涡变成两个较小的漩涡，从而有效降低涡激共振发生的可能，提高流场稳定性，同时降低光伏组件板1及光伏跟踪支架发生颤振破坏的可能。

从图3、图4、图6和图7中可看出，在光伏组件板1外侧边缘设置蜂窝板2还可以有效降低原有光伏组件板1周边的最大风速，并降低光伏组件板1所受风载荷。光伏组件板1迎风面上的最大风压由418Pa降低到331Pa，且光伏组件板1背风面负压由289Pa减小到175Pa，相对最大净压由707Pa降低到506Pa，净压降低率约30％，同时光伏组件板1的背风面的风压分布趋于均匀，风压梯度明显减小，经计算，由风压分布不均造成的绕光伏组件板1中心线的扭矩降低率超过40％。

蜂窝板2在减小光伏组件板1背风面涡流尺度的同时，还能加快流经光伏组件板1背面的风速，从而提高光伏组件的散热能力，降低热斑发生的风险，可有效提高光伏组件的发电效率和系统可靠性。

值得说明的是，减阻件除了为蜂窝板2，还可为其他类似的高孔隙板件，但需要保证板件上的通孔3贯穿方向。

蜂窝板2安装在光伏组件板1沿宽度方向的两侧，蜂窝板2采用高透光率工程材料制备而成，如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)等，此类材料透光率好、强度高、耐候性高，可以作为边框安装到光伏组件板1上，不会对光伏组件板1造成阴影遮挡，对光伏组件的光电转换效率无影响。

为保证蜂窝板2的导流效果，蜂窝板2的孔隙率为30％～70％，蜂窝板2的高度与光伏组件板1的宽度比约为1:5～10，蜂窝板2的长度与光伏组件板1的长度相同。蜂窝板2与光伏组件板1的平面的夹角范围为0-180度，优选地，蜂窝板2通过固定架倾斜安装在光伏组件板1上。

本实施例中，通过在光伏组件板1边缘加装蜂窝板2，加快了流经光伏组件板1背面的风速，提高了光伏组件板1的散热能力，通过改变了光伏组件板1在风场中的流线分布，从而降低了涡激共振发生的可能性，并减少了光伏组件板1的受风荷载，进而降低了支架成本，提高光伏组件的可靠性，此外由于蜂窝板2采用空腔设计，节省卡头成本，进一步节省了改造光伏发电系统的成本。此外，蜂窝板2结构简单、安装方便、可靠性高、成本低，易于大规模推广使用。

光伏组件在追日过程中，可能处于[-60°，60°]区域的任意姿态，风向可在[0°，360°]范围内任意改变，双道蜂窝板2可在任意工况下，有效起到降低光伏组件板1风载荷，降低涡激共振发生率，改善光伏组件板1背风面散热性能的有利效果。

实施例二

一种具有减阻结构的光伏组件，如图8和图9所示，包括光伏组件板1和减阻件，减阻件为筛网板4，筛网板4设置在光伏组件板1沿长度方向的两侧，筛网板4上的通孔3沿光伏组件板1的高度方向贯穿筛网板4。

在未设置筛网板4时，对光伏组件进行实际风洞实验，由于支架上方的光伏组件板1为一个完全无空隙的封闭方形结构，如图10所示，风从光伏组件板1的相邻两条边的交汇点吹向光伏组件板1时，图10中虚线箭头所示方向为风的方向，风沿着光伏组件板1的两条边分别往两侧加速流动，会形成圆锥形的涡旋，并在光伏组件板1的边缘区域产生湍流，且距离交汇点越远的地方，风对光伏组件板1的扭矩越大，导致光伏组件板1的边缘区域风荷载增加。

本实施例中，通过在光伏组件板1的两端设置筛网板4，风在进入光伏组件板1的边缘区域时，筛网板4上的通孔3对风有导向作用，使风从通孔3通过，可以有效促进顺流，使风压分布更均衡，进而使在此边缘区域产生的湍流通过筛网板4进行有效消耗，使通过后的风将不再产生湍流，降低光伏组件板1边缘的风载荷，使光伏跟踪系统受力更加均衡，提升系统运行安全。

为保证筛网板4对湍流的消除效果，筛网板4的空气通过率需大于40％，若太小，则会导致通孔3对风的导向作用降低，使得筛网板4对湍流的消除效果降低。筛网板4沿光伏组件板1的长度方向的尺寸大于520mm，筛网板4沿光伏组件板1的宽度方向的尺寸与光伏组件板1的宽度相同。

筛网板4可以设计为圆孔冲孔结构，也可以设置为其他形状的通孔结构，但是需要满足筛网板4的空气通过率和宽度要求。

实施例三

一种具有减阻结构的光伏组件，如图11所示，包括光伏组件板1和减阻件，减阻件包括蜂窝板2和筛网板4；蜂窝板2设置在光伏组件板1沿宽度方向的两侧，且蜂窝板2上的通孔3沿光伏组件板1的平面方向贯穿蜂窝板2；筛网板4设置在光伏组件板1沿长度方向的两侧，筛网板4上的通孔3沿光伏组件板1的高度方向贯穿筛网板4。

本实施例中，通过在光伏组件板1沿宽度方向的两侧设置蜂窝板2，可改变光伏组件板1在风场中的流线分布，减少光伏组件板1的受风荷载。同时，通过在光伏组件板1沿长度方向的两侧设置筛网板4，光伏组件板1上的湍流经过筛网板4时，可以有效促进顺流，使风压分布更均衡，极大降低湍流强度，有效降低湍流位置的风荷载，使光伏跟踪系统受力更加均衡，提升系统运行安全。

本实施例中的蜂窝板2与筛网板4降低风载荷的具体原理和相关描述见上述实施例一和实施例二，此处不再赘述。

实施例四

一种光伏跟踪支架系统，如图1至图11所示，立柱5、主轴6、檩条7和包括上述实施例的具有降载结构的光伏组件，多个立柱5相互平行设置，主轴6可转动地设置在多个立柱5的顶部，光伏组件通过檩条7固定在主轴6上，主轴6转动时带动光伏组件一起转动，实现光伏跟踪支架的追日。光伏组件上通过设置减阻结构，可降低光伏组件的风荷载，进而提高光伏跟踪系统的安全稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，包括：

光伏组件板；

减阻件，所述减阻件相邻设置于所述光伏组件板的外侧，所述减阻件上设有阵列排布的通孔，以供气流上下或水平均匀地通过所述光伏组件板。

2.根据权利要求1所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述减阻件为蜂窝板，所述蜂窝板设置在所述光伏组件板沿宽度方向的两侧，且所述蜂窝板上的通孔沿所述光伏组件板的宽度方向贯穿所述蜂窝板。

3.根据权利要求2所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述蜂窝板的高度与所述光伏组件板的宽度比为1:5～10。

4.根据权利要求2所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述蜂窝板的孔隙率为30％～70％。

5.根据权利要求2所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述蜂窝板采用高透光率工程材料制成。

6.根据权利要求2所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述蜂窝板与所述光伏组件板的平面的夹角范围为0-180度。

7.根据权利要求1所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述减阻件为筛网板，所述筛网板设置在所述光伏组件板沿长度方向的两侧，所述筛网板上的通孔沿所述光伏组件板的高度方向贯穿所述筛网板。

8.根据权利要求7所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述筛网板的空气通过率大于40％；

所述筛网板沿所述光伏组件板的长度方向的尺寸大于520mm。

9.根据权利要求1所述的一种具有减阻结构的光伏组件，其特征在于，

所述减阻件包括蜂窝板和筛网板；

所述蜂窝板设置在所述光伏组件板沿宽度方向的两侧，且所述蜂窝板上的通孔沿所述光伏组件板的平面方向贯穿所述蜂窝板；

所述筛网板设置在所述光伏组件板沿长度方向的两侧，所述筛网板上的通孔沿所述光伏组件板的高度方向贯穿所述筛网板。

10.一种光伏跟踪支架系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的具有减阻结构的光伏组件。

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