CN201365209Y - 屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统 - Google Patents

屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种自动跟踪太阳能光伏发电装置，属于太阳能应用技术领域。一种屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统，具有支架，在支架上阵列设置有电池板平台，所述电池板平台下方设置有驱动电池板平台作上下俯仰调节的电池板平台仰角调整机构和驱动电池板平台作左右偏转调节的电池板平台方位角调整机构；所述支架由底面工作台、前支撑与后支撑组成。本实用新型结构简单、机械强度好、运行可靠、安装方便、监控系统适用范围广、阳光辐射能利用效率高，是一个从跟踪系统到远程监控的完整的新型机电系统解决方案，具有很好光伏产业应用前景。

Description

屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统
技术领域
本实用新型涉及一种自动跟踪太阳能光伏发电装置，属于太阳能应用技术领域。
背景技术
目前各国都在积极开发可再生能源，尤其对太阳能光伏发电的开发利用发展最快。我国的光伏产业正以每年30％以上的速度发展，但光电池的价格居高不下，同时太阳能分散性和方向性的特点使太阳能利用率不高，这使得价格和利用率成为太阳能利用的主要问题，同时也阻碍了太阳能光伏产业的发展，因而各国科学工作者和企业界一直致力于提高光电池本身固有的发电效率以及利用跟踪提高光伏电池的利用效率。若在太阳能收集装置中使用自动跟踪装置，使太阳光始终垂直照射在太阳能收集器，则接收到的太阳辐射将大大增加。可见，应用太阳自动跟踪系统可以有效提高太阳能利用率。
目前国内科学工作者和企业界也研究出一些跟踪装置，但都是停留在实验室，主要原因是因跟踪系统的增效和其跟踪装置成本的比值太低，或由于设计得装置不太可靠、结构复杂和跟踪电机功率大，能耗高，有些是因为有复杂的电路，在室外冬夏季节恶劣的环境下工作时，其中的电子元器件极易损坏。由于两轴跟踪系统的高增效，现在是竞相研发的重点，到目前为止，国内还没有经过规模工程验证的两轴跟踪系统出现，尤其是中大型的可用于并网光伏发电的两轴跟踪系统在国内还是空白。
由于目前太阳能电池的转换效率比较低，且光伏发电系统大多采用固定式安装，所利用的太阳能极其有限，而采用单轴或两轴的太阳能自动跟踪系统能显著提高太阳能的利用率，降低发电成本。屋顶型两轴跟踪系统得单个组件容量可达1.75KW，单列(6组)容量可达10.5KW，适合于各种类型的太阳能组件，比固定式安装增效35％以上，比单轴跟踪系统增效15％以上。
发明内容
为了改善原来的能屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统调整单一，仅通过调整光伏组件倾角进行对太阳的跟踪，调整角度有限，不能保证所有时刻太阳光对电池板平台的直射的不足，本实用新型提供了一种对光伏组件调整自由度更高的屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统，具有支架，在支架上阵列设置有电池板平台，所述电池板平台下方设置有驱动电池板平台作上下俯仰调节的电池板平台仰角调整机构和驱动电池板平台作左右偏转调节的电池板平台方位角调整机构；所述支架由底面工作台、前支撑与后支撑组成。
具体地：所述电池板平台仰角调整机构由旋转平台、工业推杆、龙骨支架及连动杆组成，龙骨支架的中部与旋转平台销接，电池板平台与龙骨支架的上端连接，连动杆与龙骨支架的下端连接，在工业推杆的一端设置有推杆电机，工业推杆的另一端与龙骨支架的下端连接；所述电池板平台方位角调整机构由旋转平台和驱动连杆组成，旋转平台的前端与驱动连杆固定连接，电池板平台与旋转平台固定连接，在驱动连杆的一端设置有连杆电机。
在仰角的跟踪方面，通过采用推杆电机驱动工业推杆线性运动以实现光伏组件安装平面在南北方向上的跟踪，其运动控制采用高精度的倾角传感器作为执行单元的反馈以控制其跟踪角度。
在方位角的跟踪方面，采用推杆电机驱动直线推杆线性运动，通过驱动连杆带动旋转台面翻转，以实现光伏组件安装平面在南北方向上的跟踪，其运动控制采用高精度的倾角传感器作为执行单元的反馈以控制其跟踪角度。
整个系统通过双向GSM短信方式，不仅可远程监控其相关运行状态的数据，同时还可远程调整和控制其运行状态。
由于上述结构的创新，使其具有如下突出的性能指标和优点：
(1)机械结构简单新颖、强度高，可承受很大的动载荷，可适应大部分屋顶使用环境。其基本结构参数为：南北距离6mm，东西距离36m(可根据实际情况而定)方位角跟踪角度范围为±60°，仰角跟踪角度范围为0～60°，可承受最大风速为135km/h，单个最大功率为10.5kw。
(2)该系统的光伏组件安装平面可以安装目前光伏厂家生产的大多数组件，其安装底座无需预置平台，可直接与房屋框架连接安装，制造装配容易、安装维修方便，组件灵活度大，整套系统的性价比高。
(3)方位角和仰角的反馈采用双轴倾角传感器，同时实现东西和南北方向倾角的检测，以控制执行单元跟踪角度。双轴倾角传感器采用高精度线性电压输出，使执行单元实现了高精度的角度跟踪，可确保整套系统的稳定运转，从而使得整套系统具有很高的长期运行的可靠性。
(4)本系统采用基于双向GSM短信的方式实现监测，不仅具有广泛的适应性，可快速实现超远距离的监测功能，而且还实现了远程控制功能，可随时调整其运行状态。
因此，屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统结构简单、机械强度好、运行可靠、安装方便、监控系统适用范围广、阳光辐射能利用效率高，是一个从跟踪系统到远程监控的完整的新型机电系统解决方案，具有很好光伏产业应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型第一种结构示意图。
图2是本实用新型第二种结构示意图。
图3是本实用新型第三种结构示意图。
图4是本实用新型电池板平台仰角调整机构结构示意图。
图中：1.支架 1-1.底面工作台 1-2.前支撑 1-3.后支撑 2.电池板平台 3.旋转平台 4.工业推杆 5.龙骨支架 6.连动杆 7.推杆电机 8.驱动连杆9.连杆电机
具体实施方式
如图1、图2和图3所示的一种屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统，具有支架1，在支架1上阵列设置有电池板平台2，所述电池板平台2下方设置有驱动电池板平台2作上下俯仰调节的电池板平台仰角调整机构和驱动电池板平台作左右偏转调节的电池板平台方位角调整机构；所述支架1由底面工作台1-1、前支撑1-2与后支撑1-2组成。如图4所示，所述电池板平台仰角调整机构由旋转平台3、工业推杆4、龙骨支架5及连动杆6组成，龙骨支架5的中部与旋转平台3销接，电池板平台2与龙骨支架5的上端连接，连动杆6与龙骨支架5的下端连接，在工业推杆4的一端设置有推杆电机7，工业推杆4的另一端与龙骨支架5的下端连接。所述电池板平台方位角调整机构由旋转平台3和驱动连杆8组成，旋转平台3的前端与驱动连杆8固定连接，电池板平台2与旋转平台3固定连接，在驱动连杆8的一端设置有连杆电机9。
本实用新型根据屋顶结构的不同，支架可以设计成不同的结构，图1、图2和图3分别列出了三种不同的支架结构。图1所示结构预置倾角增加能量密度，主机械支撑结构简单、安装方便、机械强度最好；图2所示结构适合于要求屋顶安装高度低(相对较低的高度)的场合，主机械支撑结构紧凑、相对较低的高度、机械强度好；图3所示结构为灵活配置(根据需要调整成固定安装、单轴跟踪、双轴跟踪的，并可调整预置的倾角)，主机械支撑结构紧凑、灵活性大、机械强度好。
本实用新型为一种可同时控制方位角和仰角方向上自动跟踪太阳光线入射角度的机电一体化装置并能以最大限度地吸收太阳能。其特征在于连杆电机9带动驱动连杆8，驱动连杆8传动旋转平台3，从而实现旋转平台3的东西方向往复摆动，其运动控制采用高精度的倾角传感器作为执行单元的反馈以控制其跟踪角度；仰角的跟踪方面，通过推杆电机7推动连动杆6，再由连动杆6通过龙骨支架5传动电池板平台2在南北方向上往复摆动，其运动控制采用高精度的倾角传感器作为执行单元的反馈以控制其跟踪角度。

Claims (3)

1.一种屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统，具有支架(1)，在支架(1)上阵列设置有电池板平台(2)，其特征是：所述电池板平台(2)下方设置有驱动电池板平台(2)作上下俯仰调节的电池板平台仰角调整机构和驱动电池板平台作左右偏转调节的电池板平台方位角调整机构；所述支架(1)由底面工作台(1-1)、前支撑(1-2)与后支撑(1-2)组成。
2.根据权利要求1所述的屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统，其特征是：所述电池板平台仰角调整机构由旋转平台(3)、工业推杆(4)、龙骨支架(5)及连动杆(6)组成，龙骨支架(5)的中部与旋转平台(3)销接，电池板平台(2)与龙骨支架(5)的上端连接，连动杆(6)与龙骨支架(5)的下端连接，在工业推杆(4)的一端设置有推杆电机(7)，工业推杆(4)的另一端与龙骨支架(5)的下端连接。
3.根据权利要求1所述的屋顶型并网光伏发电两轴跟踪系统，其特征是：所述电池板平台方位角调整机构由旋转平台(3)和驱动连杆(8)组成，旋转平台(3)的前端与驱动连杆(8)固定连接，电池板平台(2)与旋转平台(3)固定连接，在驱动连杆(8)的一端设置有连杆电机(9)。
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