CN205029614U - 一种水上漂浮式太阳高度角跟踪装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，包括设置在水面上的浮体单元，所述浮体单元包括平台式钢支架和浮体，所述平台式钢支架上设置有支撑式钢支架，所述支撑式钢支架上安装有光伏组件，所述平台式钢支架相对的两侧均设置有水箱，所述水箱均连接有双向水泵，所述平台式钢支架中部安装有角度传感器，所述光伏组件上安装有控制器；本实用新型利用水上漂浮的优势省去了复杂运动机械结构的设计，通过控制器控制双向水泵调节浮体单元两边悬挂的水箱里的水量改变它的重力和浮力，调节整个浮体单元的重心，达到改变浮体单元平面与水平面夹角的目的，使光伏组件跟踪太阳高度角。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能光伏技术领域，特别涉及一种水上漂浮式太阳高度角跟踪装置。
背景技术
太阳能发电是一种新兴的可再生能源，因无噪音、无污染、建设周期短、安全可靠等优点受到越来越多人的青睐，应用广泛，为缓解能源短缺和环境污染问题提供了新的出路。
太阳能光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。太阳能光伏发电系统包括太阳电池板组件、控制器和逆变器，由系统与电网的关系划分为并网和离网光伏发电系统。虽然该发电方式优点较多，但是我们也发现了一些缺点，如建立一个太阳能发电站需要非常大的占地面积。随着世界人口的大幅增长，土地资源缺乏等问题日益严重，而水上漂浮式光伏发电系统有效地突破了土地资源对光伏发电应用的制约，它可以安装在水库、湖泊、池塘以及水处理厂等水面上，这对土地资源稀缺但水体众多的国家和地区来说尤其重要。
光伏发电中，光伏组件获得太阳能的多少主要由太阳入射光线和光伏阵列法线之间的夹角即入射角θ决定。若太阳辐射强度为E，则光伏获得太阳能量为E*COSθ，因此减小太阳光入射角可以提高光伏发电效率。太阳辐射在地球表面中任何固定的平面的入射角θ随昼夜、季节的变化而改变。为保证太阳光线在光伏组件上的入射角达到最佳，现普遍采用了太阳光跟踪系统。原理是利用传感器将太阳光是否垂直入射转变为电流信号，通过跟踪控制器加以处理，实现跟踪太阳入射角。太阳光跟踪器可以分为高度角跟踪和方位角跟踪。本专利涉及太阳高度角跟踪。传统的太阳高度角跟踪器通过信号控制调节可以摆动的推拉杆装置来实现，本专利利用水的优势通过控制器控制水泵调节浮体单元两边悬挂的水箱里的水量改变它的重力和浮力，调节整个浮体单元的重心，达到改变浮体单元平面与水平面夹角的目的，使光伏组件跟踪太阳高度角。
传统的太阳高度角跟踪系统是利用复杂的运动机械结构、传递电机驱动力的传动装置、以及用于联接支撑装置和传动装置的联接装置，通过电机驱动推杆来推动系统中央的推拉杆组合，通过光电码盘来读取跟踪角度，控制步进电机转数，从而实现太阳位置跟踪。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型提供了一种水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，以解决现有技术中的问题。
技术方案：为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，包括设置在水面上的浮体单元，所述浮体单元包括平台式钢支架和浮体，所述平台式钢支架上设置有支撑式钢支架，所述支撑式钢支架上安装有光伏组件，所述平台式钢支架相对的两侧均设置有水箱，所述水箱均连接有双向水泵，所述平台式钢支架中部安装有角度传感器，所述光伏组件上安装有控制器。
进一步的，所述平台式钢支架相对的两侧的水箱相互对称。
进一步的，所述双向水泵通过水管一端与水面相连，另一端与水箱连接。
进一步的，所述光伏组件上还安装有风速风向传感器。
进一步的，所述平台式钢支架的两侧通过钢索连接有另一个平台式钢支架或者通过钢索连接有可调式限位桩。
进一步的，所述平台式钢支架内装配有若干个浮体。
进一步的，所述每个浮体均通过抱箍固定于平台式钢支架内。
进一步的，所述控制器连接双向水泵，所述风速风向传感器和角度传感器均连接控制器。
有益效果：本实用新型利用水上漂浮的优势省去了复杂运动机械结构的设计，通过控制器控制双向水泵调节浮体单元两边悬挂的水箱里的水量改变它的重力和浮力，调节整个浮体单元的重心，达到改变浮体单元平面与水平面夹角的目的，使光伏组件跟踪太阳高度角。
附图说明
图1是本实用新型控制系统框图；
图2是本实用新型的三维效果图；
图3是本实用新型浮体单元的结构示意图；
图4是本实用新型局部结构示意图；
图5是本实用新型浮体的结构示意图；
其中：1-平台式钢支架，2-支撑式钢支架，3-双向水泵，4-水箱，5-水管，6-光伏组件，7-浮体，8-钢索，9-风速风向传感器，10-控制器，11-角度传感器，12-可调式限位桩，13-抱箍。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图所示，一种水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，包括设置在水面上的浮体单元，所述浮体单元包括平台式钢支架1和浮体7，所述平台式钢支架1上设置有支撑式钢支架2，所述支撑式钢支架1上安装有光伏组件6，所述平台式钢支架1相对的两侧各设置有一个水箱4，所述水箱4均连接有双向水泵3，所述平台式钢支架1中部安装有角度传感器11，所述光伏组件6上安装有控制器10，支撑式钢支架2用来支撑光伏组件，双向水泵3使得水可往正反两个方向输送，所述水箱4可选择PE水箱，水箱4中装适量水，悬挂在浮体单元两边，浮在水面上。
所述平台式钢支架1相对的两侧的水箱4相互对称，平台式钢支架1为钢结构，用来固定浮体7，并为光伏组件6提供安装平台。
所述双向水泵3通过水管5一端与水面相连，另一端与水箱4相连接。
所述光伏组件6上还安装有风速风向传感器9。
所述平台式钢支架1的两侧通过钢索8连接有另一个平台式钢支架1或者通过钢索8连接有可调式限位桩12，所述可调式限位桩12为预制混凝土桩，用于将一排浮体单元固定在水中，可调式限位桩12可根据当地最高水位和最低水位的记录来调整限位桩的高度。
所述平台式钢支架1内装配有若干个浮体7，浮体7可为塑料管状浮体。
所述每个浮体7均通过抱箍13固定于平台式钢支架1内。
所述控制器10连接双向水泵3，所述风速风向传感器9和角度传感器11均连接控制器10；风速风向传感器9测风速和风向，角度传感器11检测浮体单元平面(或光伏组件)与水平面夹角，风速风向传感器9和角度传感器11将信号传递至控制器10，控制器10驱动双向水泵3工作。
控制器10采用天文学算法，精确计算当地实时的太阳高度角；控制器10计算出的太阳高度角与角度传感器11检测到的船体平面与水平面的夹角进行比较计算，根据比较结果发出控制信号，再转变为驱动信号驱动双向水泵3工作，调节水箱5水量，改变浮体单元重心，调整浮体平面与水平面夹角；当达到设定的调节角度时，水泵停止工作。控制器具有自我保护功能，当风速风向传感器9检测到风速过大或船体倾角过大时，向双向水泵3发出保护信号，调节水箱4水量，尽量减小风对系统的影响。另外可对控制器10设定固定周期如每周或每月一次调节高度角，也可以每天实时跟踪太阳高度角。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，包括设置在水面上的浮体单元，所述浮体单元包括平台式钢支架和浮体，所述平台式钢支架上设置有支撑式钢支架，所述支撑式钢支架上安装有光伏组件，其特征在于：所述平台式钢支架(1)相对的两侧均设置有水箱(4)，所述水箱(4)均连接有双向水泵(3)，所述平台式钢支架(1)中部安装有角度传感器(11)，所述光伏组件(6)上安装有控制器(10)。
2.根据权利要求1所述的水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，其特征在于：所述平台式钢支架(1)相对的两侧的水箱(4)相互对称。
3.根据权利要求1所述的水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，其特征在于：所述双向水泵(3)通过水管(5)一端与水面相连，另一端与水箱(4)相连接。
4.根据权利要求1所述的水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，其特征在于：所述光伏组件(6)上还安装有风速风向传感器(9)。
5.根据权利要求1所述的水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，其特征在于：所述平台式钢支架(1)的两侧通过钢索(8)连接有另一个平台式钢支架(1)或者通过钢索(8)连接有可调式限位桩(12)。
6.根据权利要求1所述的水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，其特征在于：所述平台式钢支架(1)内装配有若干个浮体(7)。
7.根据权利要求6所述的水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，其特征在于：所述每个浮体(7)均通过抱箍(13)固定于平台式钢支架(1)内。
8.根据权利要求4所述的水上漂浮式太阳高度角跟踪装置，其特征在于：所述控制器(10)连接双向水泵(3)，所述风速风向传感器(9)和角度传感器(11)均连接控制器(10)。
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