CN112910380A - 一种移动光伏电源箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移动光伏电源箱，涉及光伏发电领域，包括箱体，箱体的顶部安装有顶部光伏组件阵列，箱体至少一侧的侧立面上安装有可一次翻转的第一辅助光伏机构，在可一次翻转的第一辅助光伏机构上安装有可二次翻转的第二辅助光伏机构，借助巧妙的机械设计，实现全展开、全收合和第一辅助光伏机构展开、第二辅助光伏机构收合三种状态，在第一辅助光伏机构和第二辅助光伏机构展开之后，可以有效增加光伏组件的铺设数量，增大光伏电源箱的光伏容量，当需要对光伏电源箱进行运输时，可以将第一辅助光伏机构和第二辅助光伏机构都收合起在箱体上，节省空间占用，便于运输，降低运输成本。

Description

一种移动光伏电源箱

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，具体是一种光伏装机容量较大的移动光伏电源箱。

背景技术

移动式电源箱有着广泛的应用，特别是用于没有国家电网供电的区域，或者用于国家电网出现较长时间断网的场合，比如说在海岛给住户供电，特殊边防地点作为自供电的营房，在赈灾区域给灾民或者医疗队伍提供电能，在电网断网维修时需要支撑不断电的负载，在有战略意义的荒芜地带、全生态的景区或者自然保护区创造宜居条件等。传统的移动电源箱大多采用化石能源发电机作为电源，比如说带汽油箱(或柴油箱)的汽油发电机(柴油发电机)。新时代的移动电源箱则多以大容量的储能电池组来代替这些不绿色环保的柴油或汽油，并通过逆变器将蓄电池的化学电能释放和转换成交流电供需要电源的负载使用。然而，这些储能电池，无论是铅酸电池、铅酸胶体电池、铅炭电池还是目前最先进的各种锂电池等，均无法携带可以媲美汽油或者柴油的储能量。即便是汽油或者柴油，也有用尽的时候，同时也造成了环境污染、产生噪音，并且需要大量、昂贵的维护费用。为了解决上述的问题，同时也响应全球绿色生态的发展趋势，这几年来，带有光伏发电功能和储能电池组的移动电源箱逐渐被大家重视和发展起来了。但是目前新技术都存在着一些缺点：需要用其他电源(比如国家电网)预先充电后才能使用，或者其光伏系统的装机容量较小，限制了其可使用的场合，也给储能式移动电源箱技术的推广带来了一定的局限性。

专利(申请号201710278784.8)公开了一种光伏集装箱系统，该光伏集装箱系统包括光伏集装箱、设置在光伏集装箱顶部的第一光伏组件以及可收展地设置在光伏集装箱的至少一侧的辅助光伏组件，辅助光伏组件的一端支撑在光伏集装箱上，另一端设置有支撑在工作面上的支撑部。根据该发明的光伏集装箱系统，能够在集装箱顶有效增加光伏板铺设数量，提高集装箱的光伏容量。该技术方案存在着以下的短板：(1)其最大的光伏装机容量仅为其第一光伏组件容量的2倍，总装机容量偏小；(2)辅助光伏组件的一侧需要在地面上另设支撑部件，这种机构在运输和安装上都不够便捷，同时也需要专门的技术人员在场辅助；(3)集装箱本来就是个长方体，而两个侧面所展开的辅助光伏组件使整个光伏系统集装箱显得太长了，这种细长的占地尺寸会给选址安装上带来一定的困难，同时外观上也显得非常突兀、不美观。

专利(申请号202010471809.8)公开了一种集装箱式新能源多功能移动电站，其中，集装箱的顶面配备了一组固定式的光伏电池组件，在该组件的顶面安置了第一组可侧滑收展的光伏组件，在该可侧滑收展的光伏组件的上方安置了第二组可侧滑收展的光伏组件；当这两组可侧滑收展的光伏组件可以沿着集装箱的宽度方向展开，可以实现的总光伏装机容量为顶面固定式光伏电池组件的3倍。该技术方案的短板是：(1)纵然可以实现非拓展型的光伏组件系统的3倍容量，但在实际的大载荷应用当中，容量还是偏小的；(2)这种3层光伏组件增加了整个机构的高度机构在集装箱上方增加了较大的额外空间要求，在考虑运输时过收费站、过隧道时的限高问题时，设计师就必然会要求减少集装箱内部的可用空间，而这对于一些对空间有要求的集装箱应用来说，是很大的短板；比方说，从原本的2.3m内部净高下降到2.1m，强烈的压抑感悠然而生。

专利(申请号201911218900.2)提出了一种新能源石油试采系统，其中采用了在集装箱的顶面安装固定式光伏组件阵列，在集装箱的侧面安装可以升降的光伏组件侧板，在集装箱的短边顶面安装可折叠风力发电机的方式，利用新能源发电来节约柴油发电机的油耗。这技术方案存在几个短板：1)风力发电机会对光伏组件造成挡光现象，影响光伏组件发电；2)依靠集装箱两个侧面安装可以升降的侧板来增加光伏发电面积，其发电容量还是偏小的(因此需要依靠风力发电进行风光互补)；3)风力发电，特别是在风机高度和叶片长度受到限制的场合(以集装箱为案例，集装箱的高度就是风机的高度，叶片的长度必然也是显著短于集装箱的高度，因为太矮了风力风量不够，不能用大的叶片)，其发电容量非常有限，相比光伏系统的装机容量，风力发电的容量偏小。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种移动式光伏电源箱，通过巧妙的机械结构设计，可以在同样尺寸的箱体上实现较大的光伏装机容量，进而给储能电池提供更加充裕的光伏电能补给，很好的弥补了现有技术中光伏装机容量不足的缺点。

本发明采用如下技术方案：一种移动式光伏电源箱，包括箱体，箱体的顶部安装有顶部光伏组件阵列，箱体至少一侧的侧立面上安装有可一次翻转的第一辅助光伏机构，所述的第一辅助光伏机构包括第一辅助光伏组件阵列、支架组合和自动推杆，自动推杆的固定端铰接在推杆固定座上，所述的推杆固定座固定在箱体侧立面的下端部，电动推杆的自由端安装在推杆固定架上，所述的推杆固定架与支架组合固定，支架组合其中的一个边框安装了一个旋转轴机构，所述的旋转轴机构的轴柱与带座轴承进行轴连接，所述的带座轴承固定在箱体侧立面的上端部；所述的第一辅助光伏组件阵列安装在支架组合上。

本发明的移动式光伏电源箱的第一辅助光伏组件阵列和支架组合形成了一个可以通过自动推杆的伸和缩来实现对上翻转和对下收合的机构，可以实现较大的光伏装机容量，同时，由于采用了一体化的翻转和支撑机构(自动推杆)，在运输、安装和机动性方面更有优势。

优选地，在可一次翻转的第一辅助光伏机构上安装有可二次翻转的第二辅助光伏机构；所述第二辅助光伏机构包括第二辅助光伏组件阵列、轻质光伏支架、轻质连接龙骨和轻质旋转轴，第二辅助光伏组件阵列与轻质光伏支架结合在一起，轻质连接龙骨的一端与轻质光伏支架固定在一起，轻质连接龙骨的另一端和轻质旋转轴固定在一起；在支架组合的边框位置安装有拓展机架，拓展机架上安装有至少两个轴承和一个带自锁功能的旋转驱动装置，所述的两个轴承和轻质旋转轴轴向连接，旋转驱动装置的输出轴和轻质旋转轴硬性连接，旋转驱动装置旋转时，轻质旋转轴也进行同步转动。通过在可一次翻转的第一辅助光伏机构上安装可二次翻转的第二辅助光伏机构，实现更大的光伏装机容量，而且采用铰链实现第二辅助光伏组件阵列的展开和收合，并没有大幅增大整个光伏电源箱的体积，方便运输和安装。

具体地，所述的第一辅助光伏组件阵列由至少两个光伏组件排列组成，所述的光伏组件为单晶硅光伏组件、薄膜光伏组件；所述的第二辅助光伏组件阵列由至少两个轻质光伏组件排列组成，所述的轻质光伏组件是指受光面用柔性高分子透光材料或超薄玻璃板作为盖板封装材料的柔性光伏组件，这种柔性光伏组件的重量一般只有标准晶硅光伏组件重量的30％或更轻；所述的轻质光伏支架是由模压玻璃钢中空基板、多层复合强化阳光板、中空泡沫板材或镁铝合金板、蜂窝铝板、中空玻璃微珠烧结板或玻璃纤维强化高分子复合板制成；轻质连接龙骨是玻璃钢材料压铸成形的龙骨连接件；轻质旋转轴的材料是碳纤维、高强压铸铝合金或高强铝镁合金。第二辅助光伏机构的轻质光伏组件、轻质光伏支架、轻质连接龙骨和轻质旋转轴都采用轻质材料，既能降低整个光伏电源箱的重量，便于运输和移动；又能降低展开状态下推杆及第一辅助光伏机构承受的重力，避免第一辅助光伏机构因重压变形。

优选地，箱体相应的侧立面上开设有推杆容纳槽，所述的推杆固定座固定在推杆容纳槽的下部。第一辅助光伏机构处于收合状态时，自动推杆藏于推杆容纳槽内，能够使第一辅助光伏机构处于收合状态时，第一辅助光伏组件阵列与对应的箱体侧立面平行紧贴，有效缩小光伏电源箱的体积，便于运输。

具体地，所述的第一辅助光伏组件阵列通过压块以螺栓固定的方式固定在支架组合上；所述的第二辅助光伏组件阵列通过胶粘或一体成型的方式固定在光伏支架上。

具体地，所述的自动推杆是电动推杆、电液推杆或液压推杆。

具体地，所述的第一辅助光伏组件阵列通过压块以螺栓固定的方式固定在支架组合上。

本发明的移动式光伏电源箱通过机械安装，第一辅助光伏组件阵列可以通过自动推杆的伸和缩来实现对上翻转和对下收合；第二辅助光伏组件阵列通过旋转轴实现展开和收合，可以达到的较大的光伏装机容量，而且由于第一辅助光伏组件阵列和第一辅助光伏组件阵列可快速收合和展开，在运输、安装和机动性方面更有优势。

应用本发明的技术方案，光伏电源箱包括箱体、设置在箱体顶部的顶部光伏组件阵列以及可收展地设置在箱体至少一侧的第一辅助光伏组件阵列和第二辅助光伏组件阵列，在第一辅助光伏组件阵列和/或第二辅助光伏组件阵列展开之后，可以有效增加光伏组件的铺设数量，增大光伏电源箱的光伏容量，并且可以通过自动推杆分担重力，避免第一辅助光伏组件阵列和第二辅助光伏组件阵列完全由光伏电源箱承重造成的箱体顶部称重变形的问题，当需要对光伏电源箱进行运输时，可以将第一辅助光伏组件阵列和第二辅助光伏组件阵列都收合起在箱体上，节省空间占用，便于运输，降低运输成本。

附图说明

图1是实施例一的光伏电源箱收合状态的外观示意图。

图2是实施例一的光伏电源箱展开状态的外观示意图。

图3是实施例一的可一次翻转的第一辅助光伏机构收合状态的示意图。

图4是实施例一的可一次翻转的第一辅助光伏机构展开状态的示意图。

图5是实施例二的光伏电源箱全收合状态的外观示意图。

图6是实施例二的光伏电源箱半收合状态的外观示意图。

图7是实施例二的光伏电源箱全展开状态的外观示意图。

图8是实施例二的可二次翻转的第二辅助光伏机构收合状态的示意图。

图9是实施例二的可二次翻转的第二辅助光伏机构的侧视图。

图10是实施例二的可二次翻转的第二辅助光伏机构半收合状态的示意图。

图11是实施例二的可二次翻转的第二辅助光伏机构全展开状态的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例一

一种移动式光伏电源箱，如图1—图4所示，包括箱体1，箱体1的顶部安装有顶部光伏组件阵列1-1a，顶部光伏组件阵列1-1a由十二个高效单晶硅光伏组件(也可以是薄膜光伏组件、晶硅基的轻质光伏组件或薄膜基的轻质光伏组件)排列组成。箱体1的四个侧立面上各安装有一组可一次翻转的第一辅助光伏机构，所述的可一次翻转的第一辅助光伏机构包括：箱体1正立面1-2和背立面1-3的第一光伏机构2-1，箱体1左立面1-4和右立面1-5的第二光伏机构2-2。

第一光伏机构2-1包含由十二个光伏组件组成的第一光伏组件阵列2-1a、由铝合金型材(也可以是光伏C型钢或钢结构)组成的支架组合2-1b和四根电动推杆2-1c(也可以是电液推杆或液压推杆)，如图3所示，电动推杆2-1c的固定端通过销轴安装推杆固定座2-1e上，推杆固定座2-1e固定在箱体1相应立面的推杆容纳槽2-1d内，且位于推杆容纳槽2-1d的下方，电动推杆2-1c的自由端通过插销的方式安装在支架组合2-1b上的一个推杆固定架2-1f上，支架组合2-1b的其中一个边框安装了一个旋转轴机构2-1g，该旋转轴机构2-1g的轴柱和一个安装在箱体1上的带座轴承2-1h进行轴连接；第一光伏组件阵列2-1a通过铝合金压块2-1i以螺栓固定的方式安装在支架组合2-1b的上方，第一光伏组件阵列2-1a和支架组合2-1b形成了可以通过电动推杆2-1c的伸缩来实现向上翻转和向下收合的光伏机构2-1。

第二光伏机构2-2包含由两个光伏组件组成的第二光伏组件阵列2-2a、由铝合金型材组成的支架组合和两根电动推杆2-2c，其与第一光伏机构2-1的结构及开合方式均相同，在此不作赘述。

第一光伏机构2-1和第二光伏机构2-2都有两种工作状态：如图1所示的收合状态和如图2所示的展开状态，这两种状态是由第一光伏机构2-1和第二光伏机构2-2的电动推杆的伸出和缩回来实现的。由于采用了一体化的翻转和支撑机构(电动推杆2-1c、2-2c)，在运输、安装和机动性方面有更加明显的优势。

实施例二

本实施例的移动式光伏电源箱是在实施例一的可一次翻转的第一辅助光伏机构上安装了可二次翻转的第二辅助光伏机构，所述的可二次翻转的第二辅助光伏机构包括安装在第一光伏机构2-1上方的第三光伏机构3-1和安装在第二光伏机构2-2上方的第四光伏机构3-2，如图5—图11所示。

第三光伏机构3-1包括第三光伏组件阵列3-1a，轻质光伏支架3-1b(该轻质光伏支架3-1b可以由模压玻璃钢中空基板、多层复合强化阳光板、中空泡沫板、铝镁合金板、蜂窝铝板、中空玻璃微珠烧结板或玻璃纤维强化高分子复合板制成)，轻质连接龙骨3-1c(该轻质连接龙骨3-1c可以是但不限于一种玻璃钢材料压铸成形的龙骨连接件)和轻质旋转轴3-1g(该轻质旋转轴3-1g的材料可以是碳纤维高强压铸铝合金或高强铝镁合金)，如图8—图11所示，第三光伏组件阵列3-1a是由至少两个轻质光伏组件(这种轻质光伏组件是指受光面采用柔性高分子透光材料或超薄玻璃板作为盖板封装材料的柔性光伏组件)排列组成，第三光伏组件阵列3-1a通过胶粘或者一体成型的方式和光伏支架3-1b结合在一起，轻质连接龙骨3-1c通过胶粘或者螺栓紧固的方式与轻质光伏支架3-1b固定在一起。轻质连接龙骨3-1g的另一端通过机械紧箍或者销轴固定方式和轻质旋转轴3-1g固定在一起。在第一光伏机构2-1的边框位置通过机械固定方式安装一个拓展机架3-1f，在拓展机架3-1f上通过螺栓固定的方式安装至少两个哈弗式轴承3-1e(或者带座轴承)和一个带自锁功能的旋转驱动装置3-1d(该旋转驱动装置3-1d可以是但不限于涡轮蜗杆减速机)，同时，所述的两个哈弗式轴承3-1e和轻质旋转轴3-1g形成轴向连接，而旋转驱动装置3-1d的输出轴则和轻质旋转轴3-1g进行硬连接，旋转驱动装置3-1d进行旋转时，轻质旋转轴3-1g也跟着进行同步转动，进而使第三光伏机构3-1做出同步的翻转运动。

第四光伏构件3-2包括第四光伏组件阵列3-2a，第四光伏组件阵列3-2a也是由至少两个轻质光伏组件排列组成，其结构和开合方式均与第三光伏机构3-1相同，在此不作赘述。

本实施例的移动式光伏电源箱有三种工作状态：

图5所示的辅助光伏机构全收合状态；

图6所示的可一次翻转的第一辅助光伏机构展开，可二次翻转的第二辅助光伏机构收合的状态，所述的收合状态指的是：第二辅助光伏机构的光伏组件阵列的受光面与第一辅助光伏机构的光伏组件阵列的受光面叠合的状态。

图7所示的辅助光伏机构全展开状态，即第二辅助光伏机构不对第一辅助光伏机构的光伏组件造成遮光的状态。

在实际应用中，实施例一和实施例二的移动式光伏电源箱的箱体内还装有光伏发电端直流输电系统、电储能系统、充放电控制器、逆变器和用户端的配电系统。所述的光伏发电端直流输电系统还包括光伏线缆、连接器、直流汇流排和直流防雷汇流箱；电储能系统还包括电化学电池组、电池管理系统、电池机柜、电池连接线束、气体自动灭火装置、监控装置和温湿度控制装置；充放电控制器和逆变器还可以由双功能合一的逆变充放电控制一体机组成。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种移动光伏电源箱，包括箱体，箱体的顶部安装有顶部光伏组件阵列，箱体至少一侧的侧立面上安装有可一次翻转的第一辅助光伏机构，其特征在于：

所述的第一辅助光伏机构包括第一辅助光伏组件阵列、支架组合和自动推杆，自动推杆的固定端铰接在推杆固定座上，所述的推杆固定座固定在箱体侧立面的下端部，电动推杆的自由端安装在推杆固定架上，所述的推杆固定架与支架组合固定，支架组合其中的一个边框安装了一个旋转轴机构，所述的旋转轴机构的轴柱与带座轴承进行轴连接，所述的带座轴承固定在箱体侧立面的上端部；所述的第一辅助光伏组件阵列安装在支架组合上。

2.根据权利要求1所述的移动光伏电源箱，其特征在于：在可一次翻转的第一辅助光伏机构上安装有可二次翻转的第二辅助光伏机构；

所述第二辅助光伏机构包括第二辅助光伏组件阵列、轻质光伏支架、轻质连接龙骨和轻质旋转轴，第二辅助光伏组件阵列与轻质光伏支架结合在一起，轻质连接龙骨的一端与轻质光伏支架固定在一起，轻质连接龙骨的另一端和轻质旋转轴固定在一起；在支架组合的边框位置安装有拓展机架，拓展机架上安装有至少两个轴承和一个带自锁功能的旋转驱动装置，所述的两个轴承和轻质旋转轴轴向连接，旋转驱动装置的输出轴和轻质旋转轴硬性连接，旋转驱动装置旋转时，轻质旋转轴也进行同步转动。

3.根据权利要求2所述的移动光伏电源箱，其特征在于：所述的第一辅助光伏组件阵列由至少两个光伏组件排列组成，所述的光伏组件为单晶硅光伏组件、薄膜光伏组件；所述的第二辅助光伏组件阵列由至少两个轻质光伏组件排列组成，所述的轻质光伏组件是指受光面用柔性高分子透光材料或超薄玻璃板作为盖板封装材料的柔性光伏组件。

4.根据权利要求3所述的移动光伏电源箱，其特征在于：所述的轻质光伏支架是由模压玻璃钢中空基板、多层复合强化阳光板、中空泡沫板材、镁铝合金板、蜂窝铝板、中空玻璃微珠烧结板或玻璃纤维强化高分子复合材料复合板制成；轻质连接龙骨是玻璃钢材料压铸成形的龙骨连接件；轻质旋转轴的材料是碳纤维、高强压铸铝合金或高强铝镁合金。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的移动光伏电源箱，其特征在于：箱体相应的侧立面上开设有推杆容纳槽，所述的推杆固定座固定在推杆容纳槽的下部。

6.根据权利要求2所述的移动光伏电源箱，其特征在于：所述的第一辅助光伏组件阵列通过压块以螺栓固定的方式固定在支架组合上；所述的第二辅助光伏组件阵列通过胶粘或一体成型的方式固定在光伏支架上。

7.根据权利要求1或2所述的移动光伏电源箱，其特征在于：所述的自动推杆是电动推杆、电液推杆或液压推杆。

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