CN114188976A - 雨篷式太阳能利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及一种雨篷式太阳能利用系统，包括太阳能发电组件、蓄电池、逆变器和配电控制箱，太阳能发电组件用于安装在房屋的阳台上、房屋的窗户上方、和/或房屋的窗户下方，太阳能发电组件朝向房屋外侧呈多向多面凸起设置或呈单向单面凸起设置以形成雨篷；各太阳能发电组件与逆变器电连接，蓄电池与逆变器电连接，逆变器与配电控制箱电连接，配电控制箱用于与住户的交流电用电设备或市政电网电连接进行供电。在使用时，使单个太阳能发电组件的太阳能板的面积可以缩小到几平方米，便于小型化地分散使用太阳能；当太阳能发电组件的发电量不足时，也可以通过配电控制箱切换使用市政电网上的交流电。

Description

雨篷式太阳能利用系统

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及一种雨篷式太阳能利用系统。

背景技术

目前的太阳能发电系统，其中有部分是将太阳能电池板布置在建筑物进行发电，比如屋顶上。但是，由于屋顶面积一般较小，其安装面积受限，导致产生的电压也较小，在利用这些零散的建筑物上的太阳能电池板产生的电力时，由于启动逆变器需要的电压较高，单个建筑物上铺设的太阳能电池板产生的电压不足以启动，需要复杂的蓄能系统、逆变器系统、各种控制系统、输电系统等将各个建筑物上的电力收集起来再统一调度使用，造成较大的使用/安装成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雨篷式太阳能利用系统，旨在解决现有技术中存在的至少一个技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种雨篷式太阳能利用系统，包括太阳能发电组件、蓄电池、逆变器和配电控制箱，所述太阳能发电组件用于安装在房屋的阳台上、房屋的窗户上方、和/或房屋的窗户下方，所述太阳能发电组件朝向房屋外侧呈多向多面凸起设置或呈单向单面凸起设置以形成雨篷；各所述太阳能发电组件与所述逆变器电连接，所述蓄电池与所述逆变器电连接，所述逆变器与所述配电控制箱电连接，所述配电控制箱用于与住户的交流电用电设备或市政电网电连接进行供电。

可选地，所述逆变器包括高升压变换器、全桥逆变模块和驱动器，所述高升压变换器的输入端分别与所述蓄电池和所述太阳能发电组件电连接，所述高升压变换器的输出端依次经所述驱动器及所述全桥逆变模块后与所述配电控制箱并联。

可选地，所述高升压变换器具有高升压电路模块，所述高升压电路模块包括直流输入电压、变换器单元和变压器单元，所述变换器单元与所述直流输入电压连接且用于输出直流电压，所述变压器单元连接在所述变换器单元的原边与副边之间，所述变压器单元用于基于所述变换器单元原边的输入电压对所述变换器单元副边的输出电压进行升压处理。

可选地，所述太阳能发电组件包括安装架和多块太阳能板，所述安装架呈立体多面设置，以具有多个不同朝向的安装面，各块所述太阳能板安装于所述安装面上，各块所述太阳能板之间的侧边相互贴近连接形成具有能够接收不同角度太阳光的受光面。

可选地，所述安装架包括两侧的侧面架体、顶面架体、正面架体和底面架体，所述顶面架体连接于两侧的所述侧面架体之间的上端，所述底面架体的一侧连接于两侧的所述侧面架体之间的下端，所述底面架体的另一侧向外延伸，所述正面架体的上端与所述顶面架体连接，所述正面架体的下端与所述底面架体的外周连接，所述正面架体的两侧与所述侧面架体连接，各块所述太阳能板安装于所述正面架体和/或所述侧面架体上。

可选地，所述正面架体具有至少两个不同朝向的所述安装面。

可选地，所述雨篷式太阳能利用系统还包括控制器，各所述太阳能发电组件、所述蓄电池和所述逆变器与所述控制器电连接。

本发明实施例提供的雨篷式太阳能利用系统的有益效果，与现有技术相比：

本发明的雨篷式太阳能利用系统，在使用时，通过先用蓄电池或者市政电网上的交流电向逆变器供电，产生相对高电压以让逆变器启动起来，然后逆变器启动后将小型蓄电池内的直流电，或者太阳能发电组件发的直流电，通过小型的逆变器转换成交流电输送到配电控制箱，再由配电控制箱分配给外部电网进行供电，比如输送到各种交流电用电设备，其多余的电量也可以并入市政电网，使单个太阳能发电组件的太阳能板的面积可以缩小到几平方米，便于小型化地分散使用太阳能；当小型的太阳能发电组件的发电量不足时，也可以通过配电控制箱切换使用市政电网上的交流电。这样解决了需要复杂的蓄能系统、逆变器系统、各种控制系统、输电系统等将各个建筑物上的电力收集起来再统一调度使用的技术问题，有效减少光伏发电的使用/安装成本，可以使每个家庭都成为分布式微型电站，解决电的运输问题，家家户户既是发电中心，又是用电中心，达到零距离发电用电，可以相对减轻电网压力。并且，由于通过上述的小型化分散化设计之后，管理运营成本几乎为零，节约了大型光电厂的运行管理费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的雨篷式太阳能利用系统的一个示意图；

图2为本发明实施例提供的雨篷式太阳能利用系统的另一各示意图；

图3为本发明实施例提供的雨篷式太阳能利用系统的太阳能发电组件的结构示意图；

图4为图3的太阳能发电组件的剖面结构示意图；

图5为图3中太阳能发电组件的安装架的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—太阳能发电组件；

11—安装架；12—太阳能板；111—侧面架体；112—顶面架体；113—正面架体；114—底面架体；

20—蓄电池；

30—逆变器；

40—配电控制箱；

50—控制器；

60—交流电用电设备；

70—市政电网；

80—房屋；

81—阳台；82—窗户上方；83—窗户下方；

90—直流电用电设备。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～5描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在目前的太阳能发电系统，还有大部分是安装在成片的几十亩到成千上万亩土地上，大量占用土地，并且由于具有光资源的可利用的成片土地大部分都在农村，需要长途输送到城镇用电中心，目前的电网系统需要投巨资进行改造；以及，光伏用地一要有光资源，二要避开生态红线、基本农田、公益林、自然保护林等，又要发电后允许便于并网消纳，造成了光伏用地征地手续复杂、周期长。

如图1、3所示，现对本发明实施例提供的雨篷式太阳能利用系统进行说明。雨篷式太阳能利用系统包括太阳能发电组件10、蓄电池20、逆变器30和配电控制箱40，太阳能发电组件用于安装在房屋80的阳台81上、房屋80的窗户上方82、和/或房屋的窗户下方83，太阳能发电组件10朝向房屋80外侧呈多向多面凸起设置或呈单向单面凸起设置以形成雨篷；各太阳能发电组件10与逆变器 30电连接，蓄电池20与逆变器30电连接，逆变器30与配电控制箱40电连接，配电控制箱40用于与住户的交流电用电设备60或市政电网70电连接进行供电。

本发明实施例提供的雨篷式太阳能利用系统，与现有技术相比：在使用时，通过先用蓄电池20或者市政电网70上的交流电向逆变器30供电，产生相对高电压以让逆变器30启动起来，然后逆变器30启动后将小型蓄电池20内的直流电，或者太阳能发电组件10发的直流电，通过小型的逆变器30转换成交流电输送到配电控制箱40，再由配电控制箱40分配给外部电网进行供电，比如输送到各种交流电用电设备60，其多余的电量也可以并入市政电网70，使单个太阳能发电组件10的太阳能板12的面积可以缩小到几平方米，便于小型化地分散使用太阳能；当小型的太阳能发电组件10的发电量不足时，也可以通过配电控制箱40切换使用市政电网70上的交流电。这样解决了需要复杂的蓄能系统、逆变器30系统、各种控制系统、输电系统等将各个建筑物上的电力收集起来再统一调度使用的技术问题，有效减少光伏发电的使用/安装成本，可以使每个家庭都成为分布式微型电站，解决电的运输问题，家家户户既是发电中心，又是用电中心，达到零距离发电用电，可以相对减轻电网压力。并且，由于通过上述的小型化分散化设计之后，管理运营成本几乎为零，节约了大型光电厂的运行管理费用。

进一步地，太阳能发电组件10可以安装于房屋80的阳台81上并形成阳台护栏，将太阳能发电组件10与阳台81融为一体，使得阳台护栏不仅具有防护功能，还具有发电功能，可以很好地满足相关政策要求。由于上述的太阳能发电组件10与阳台81融为一体，这样安装时可以直接在阳台81上安装或拆卸太阳能板12，安装或拆卸时方便，不需要外挂在楼体外高空作业，并且也利于后期维护，可以及时发现并更换由于风压和雨水的侵蚀，安装架11上产生松动的太阳能板12，大大减少安全隐患。在住宅建筑上，可以通过将上述的太阳能发电组件10在每个楼层统一层层设置地安装在阳台81上，可以很好地给每楼的住户遮阳以减少暴晒，遮挡雨水以减少雨水打入阳台81，使用效果好，而且可以拓展阳台81的使用空间，用户不会自行拆除，以及外观也美观，使得整栋楼体外立面整齐，不会杂乱。

更进一步地，上述的太阳能发电组件10也可以安装于房屋80的窗户上方 82、和/或房屋80的窗户下方83形成窗台雨篷，和/或安装于房屋80的窗户下方83形成窗台雨篷，可以更加充分地利用房屋80上的太阳能，也可以在每个楼层统一层层设置，可以很好地给每楼的房间遮阳以减少暴晒，遮挡雨水以减少雨水通过窗户打入房间内，使用效果好。

这样，由于将太阳能板12安装在自家的房屋80的阳台81上、房屋80的窗户上方82、和/或房屋80的窗户下方83，使用小面积的太阳能发电组件10采集室外阳光发电，基本上可以满足居民家庭的日常用电量，可以使居民家庭电费大大降低，甚至可以降80％左右。

上述的太阳能发电组件10为常规的太阳能电池板/光伏发电板/太阳能发电薄膜等(包括单晶硅、多晶硅、非晶硅簿膜电池等所有采集太阳能来发电的所有类型的技术装置组件)，在此不做赘述。

在一个实施例中，逆变器30包括高升压变换器、全桥逆变模块和驱动器，高升压变换器的输入端分别与蓄电池20和太阳能发电组件10电连接，高升压变换器的输出端依次经驱动器及全桥逆变模块后与配电控制箱40并联。

具体地，通过使得蓄电池20与高升压变换器的输入端连接，这样便可以通过蓄电池20的电压启动逆变器30进行升压，达到逆变器30启动的条件，然后全桥逆变模块和驱动器将太阳能发电组件10产生的直流电转换为交流电传输至配电控制箱40供外部电器件使用。

在一个实施例中，高升压变换器具有高升压电路模块，高升压电路模块包括直流输入电压、变换器单元和变压器单元，变换器单元与直流输入电压连接且用于输出直流电压，变压器单元连接在变换器单元的原边与副边之间，变压器单元用于基于变换器单元原边的输入电压对变换器单元副边的输出电压进行升压处理。

具体地，这样可以在一些需要将低压电通过高升压比转换为高压电的场合，该系统不仅可以降低整个能源转换电路的成本，还能降低转换装置的损耗，提高效率，非常适合于越来越多的高升压应用场合，如太阳能微型逆变器30，车载逆变器30还有一些蓄电池20供电的场合，以实现成本低、额外损耗小、能量转换效率高与环保性好的优点。

在一个实施例中，如图2、3、4、5所示，太阳能发电组件10包括安装架 11和多块太阳能板12，安装架11呈立体多面设置，以具有多个不同朝向的安装面，各块太阳能板12安装于安装面上，各块太阳能板12之间的侧边相互贴近连接形成具有能够接收不同角度太阳光的受光面。

具体地，由于上述的太阳能发电组件10具有多个不同朝向的受光面，这样可以充分地利用不同时间不同方向的太阳光，有效提高发电效率，可以产生很好的经济效益，改变了传统的建筑物上“一面”的太阳能板12安装排列方式，形成“空中、立体、多面”的“太阳能多面发电体”，大大地提高发电效率，使得逆变器30可以具有更好的条件启动工作，利于用户使用。

进一步地，太阳能发电组件10可以安装于房屋80的阳台81上并形成阳台护栏时，这样可以通过在阳台81上设置朝向阳台81外呈立体多面凸起的安装架11作为阳台栏杆架，然后在安装架11上安装太阳能板12形成阳台护栏，从而将太阳能板12与阳台81融为一体。

进一步地，上述的太阳能发电组件10也可以安装于房屋80的窗户上方82、和/或房屋80的窗户下方83形成窗台雨篷时，可以形成另一个“空中、立体、多面”的“太阳能多面发电体”，可以更加充分地利用房屋80上的太阳能。

当然，上述的太阳能发电组件10还可以根据需要安装于房屋80外立面其他地方，以提高太阳能的利用率，从而可以提供更高的电压条件去启动逆变器 30，利于用户直接使用太阳能发电组件10产生的电力。

在一个实施例中，如图3、4、5所示，安装架11包括两侧的侧面架体111、顶面架体112、正面架体113和底面架体114，顶面架体112连接于两侧的侧面架体111之间的上端，底面架体114的一侧连接于两侧的侧面架体111之间的下端，底面架体114的另一侧向外延伸，正面架体113的上端与顶面架体112 连接，正面架体113的下端与底面架体114的外周连接，正面架体113的两侧与侧面架体111连接，各块太阳能板12安装于正面架体113和/或侧面架体111 上。

具体地，在将上述的太阳能发电组件10安装于房屋80的阳台81上并形成阳台护栏时，可以先将安装架11制作好，然后将太阳能板12安装到安装架11 上，最后将安装架11固定到阳台81上，这样工人可以在阳台81上一次完成安装，不仅提高安装效率，而且使太阳能板12更安全更稳固，减少空中二次安装太阳能板12的难度和安全隐患。安装架11优选为金属支架，比如不锈钢架或铝型材架等现有技术中常用的支撑架体。

上述这样的一体化设计及安装可以形成稳定的整体，太阳能板12与安装架 11(阳台栏杆)整体一起与阳台底板、外墙产生多点连接，减少了太阳能板12 坠落伤人的安全隐患；解决了目前的太阳能板12与外墙的连接处在长期使用过程中，由于风压和雨水的侵蚀，容易产生松动的安全隐患。并且，通过一次整体设计可以系统思考，系统安排，科学布置安装架11、太阳能板12与阳台底板、外墙的固定位置，从设计上可以选择的更安全的部位，从结构设计上保证了安全性。

可以运用现有的承重结构技术，将太阳能板12在正面架体113上支撑起来，将侧面架体111的转角封闭起来，底面架体114可以用非太阳能板12封闭起来，也可以不封，由两侧的侧面架体111、底面架体114、顶面架体112、正面架体 113与太阳能板12一起形成“立体多面围合体”的造型，该造型可以依据建筑物的风格特点、业主需求来设计，可以形成各种多面的造型，甚至加上太阳能薄膜的曲面，可以各种形状的平面板与曲面板相组合，转角处可以做成非太阳能板12的各种材质的艺术造型图案的艺术小板块，使造型更加丰富。特别是侧面架体111的两头侧面转角封板可以是直板，也可以是圆弧平滑的圆锥曲面板。

通过将太阳能板12安装在上述的立体的安装架11上，可以使得太阳能板 12从单一平板式布置，改为立体多面式布置，然后侧面架体111和底面架体114 封闭起来形成一个无缝连接的立体多面体，造型平滑，其造型可以根据需要进行调整协调，就像具有立体艺术美感的“工艺品”一样，点缀在建筑物外墙立面上，与建筑物总体风格保持协调一致，产生建筑物整体的“和谐美感”；由于使用这种立体多面的“工艺品”住户更加喜爱，不会在入住后拆除了，使整栋建筑立面形成统一整体美感，减少了目前由于后装的单块太阳能板12太难看，有的住户入住后就拆除了难看的太阳能板12，而有的又不拆，直接导致建筑立面乱七八糟的现象发生。

太阳能板12离混凝土底板的垂直高度可以根据业主需求自由选择，一般来说，这个垂直高度可以选择在40cm～60cm左右，让上半部的阳台栏杆或者玻璃栏板露出来，增加通透感，在阳台81上能直观室外风景，下半部是非通透的，既可以保护小孩及老人的安全，又减少住户在高层楼房的高层上的“恐高”感觉。在将安装架11安装至阳台81上，或将太阳能板12安装到安装架11上，可以按照目前现有技术，选择焊接、螺丝连接或扣板连接等等方式。具体尺寸大小，可以依据场地特点及周边环境、业主需求而确定，可高可矮，可宽可窄，可长可短。

在一个实施例中，如图3、5所示，正面架体113具有至少两个不同朝向的安装面。具体地，通过将正面架体113设置具有多个朝向的安装面，这样可以使得太阳能板12具有更加多的角度收集不同方向的太阳光，达到充分地利用不同时间不同角度的太阳光的效果。

在一个实施例中，如图2所示，雨篷式太阳能利用系统还包括控制器50，各太阳能发电组件10、蓄电池20和逆变器30与控制器50电连接。

具体地，通过设置控制器50，使得控制器50在各太阳能发电组件10、蓄电池20和逆变器30之间起同一调度控制的作用，可以高效自动地利用太阳能给用户供电。或者，控制器50直接与直流用电设备电连接进行供电。其中，可以加配各种智能化的用电控制器件，进行定时定量用电安全保护，与常规电网的交流电的自动切换、计量电表等等；在单个太阳能发电组件10的太阳能板12 的总面积过小时，可以先用蓄电池20内的电或者市政电网70上的交流电，让逆变器30先启动起来工作。

综上，通过上述的设计，可以将太阳能发电系统小型化、分散化，进入用电中心的城镇中的千家万户和办公类的各类公共建筑及厂房，使发电中心与用电中心零距离，更经济、更方便、更易推广、更能加快太阳能的推广使用，不用占用大量土地。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种雨篷式太阳能利用系统，其特征在于：包括太阳能发电组件、蓄电池、逆变器和配电控制箱，所述太阳能发电组件用于安装在房屋的阳台上、房屋的窗户上方、和/或房屋的窗户下方，所述太阳能发电组件朝向房屋外侧呈多向多面凸起设置或呈单向单面凸起设置以形成雨篷；各所述太阳能发电组件与所述逆变器电连接，所述蓄电池与所述逆变器电连接，所述逆变器与所述配电控制箱电连接，所述配电控制箱用于与住户的交流电用电设备或市政电网电连接进行供电。

2.根据权利要求1所述的雨篷式太阳能利用系统，其特征在于：所述逆变器包括高升压变换器、全桥逆变模块和驱动器，所述高升压变换器的输入端分别与所述蓄电池和所述太阳能发电组件电连接，所述高升压变换器的输出端依次经所述驱动器及所述全桥逆变模块后与所述配电控制箱并联。

3.根据权利要求2所述的雨篷式太阳能利用系统，其特征在于：所述高升压变换器具有高升压电路模块，所述高升压电路模块包括直流输入电压、变换器单元和变压器单元，所述变换器单元与所述直流输入电压连接且用于输出直流电压，所述变压器单元连接在所述变换器单元的原边与副边之间，所述变压器单元用于基于所述变换器单元原边的输入电压对所述变换器单元副边的输出电压进行升压处理。

4.根据权利要求1所述的雨篷式太阳能利用系统，其特征在于：所述太阳能发电组件包括安装架和多块太阳能板，所述安装架呈立体多面设置，以具有多个不同朝向的安装面，各块所述太阳能板安装于所述安装面上，各块所述太阳能板之间的侧边相互贴近连接形成具有能够接收不同角度太阳光的受光面。

5.根据权利要求4所述的雨篷式太阳能利用系统，其特征在于：所述安装架包括两侧的侧面架体、顶面架体、正面架体和底面架体，所述顶面架体连接于两侧的所述侧面架体之间的上端，所述底面架体的一侧连接于两侧的所述侧面架体之间的下端，所述底面架体的另一侧向外延伸，所述正面架体的上端与所述顶面架体连接，所述正面架体的下端与所述底面架体的外周连接，所述正面架体的两侧与所述侧面架体连接，各块所述太阳能板安装于所述正面架体和/或所述侧面架体上。

6.根据权利要求5所述的雨篷式太阳能利用系统，其特征在于：所述正面架体具有至少两个不同朝向的所述安装面。

7.根据权利要求1所述的雨篷式太阳能利用系统，其特征在于：所述雨篷式太阳能利用系统还包括控制器，各所述太阳能发电组件、所述蓄电池和所述逆变器与所述控制器电连接。

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