CN205566196U - 一种光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏发电装置，包括支架、设于地面的用于支撑支架的支撑基础(1)、固定于支架上的太阳能电池板(4)以及与太阳能电池板(4)电连接的蓄电池，所述支架包括竖直主支架(2)以及固定于竖直主支架(2)上的至少两个横向分支架(3)，各横向分支架(3)沿所述竖直主支架(2)的纵向分布，且各横向分支架(3)之间相互平行；每个横向分支架(3)上至少支撑一个太阳能电池板(4)；本实用新型的多层太阳能电池板能够充分利用单位土地面积上的太阳能，增加单位土地面积的光伏发电量，从而减少土地的投资开支；控制太阳能电池板追日转动的结构能使太阳能电池板的方位角在白天内从东向南再向西进行自动转动，从而达到追日的目的，因此提高了接收太阳光的效率，从而提高了太阳能的利用率。

Description

一种光伏发电装置

技术领域

本实用新型涉及光伏发电领域，特别涉及一种光伏发电装置。

背景技术

当今世界，能源危机以及环境污染问题越来越引起人们的重视，太阳能作为一种新型可再生能源，由于其环境友好性特点，其利用日益广泛。太阳能具有“能量密度低、间歇性、空间分布随时变化”等特点，因此对太阳能利用技术提出了更高的要求。如何提高太阳能的利用率，增进其发电效益，是目前太阳能利用技术的重点和难点。

提高太阳能利用率、增进其发电效益，应从两个方面着手，首先是增加单位土地面积的光伏发电量，从而减少土地的投资开支；随着光伏行业的发展，太阳能发电应用的场合越来越多，除了建设在荒漠地区的大型光伏电站外，城市中太阳能发电也越来越常见。然而光伏发电系统的高成本、占地面积大始终制约着光伏行业的快速发展，尤其是在城镇地区土地成本越来越高，造成土地费用占光伏系统成本的比例也越来越大，因此如何增加单位土地面积的光伏发电量，以降低光伏系统的成本成为光伏产业城市化发展的一个关键。而通过增加单位土地面积的有效电池数量来提高单位土地面积的光伏发电量，从而减少土地的投资开支是一个重要研究方向。

其次是针对太阳能的“间歇性、空间分布随时变化”的特点，通过设计改进光伏发电装置，提高其接收太阳光的效率，从而提高太阳能的利用率；无论何种太阳能装置，当其太阳接收装置能始终与太阳光线保持垂直时，就可以大大提高单位面积的太阳能利用率。近年来，国内外已开展了许多这方面的研究。例如香港大学的SUMHui教授研究了太阳角度与能量接受率间的关系，结果发现：实施太阳跟踪技术，始终使太阳光垂直入射后，太阳能利用率提高了37.7％。我们知道，在一天当中，阳光照射在固定角度太阳能发电器件上的角度会随时间变化，因此单位能量的太阳能所产生的电能(即发电效率)也随每天中不同时段的时间变化。在太阳光线垂直照射在太阳能发电器件表面时(例如中午)，单位能量的太阳能所产生的电能最强(即发电效率最高)。而太阳光线照射到太阳能发电器件表面的倾角愈大，单位能量的太阳能所产生的电能愈弱(即发电效率越低，例如早晨和黄昏)，因此对太阳能跟踪装置的研究及发展是提高太阳能接收效率的重要方法。目前现有的太阳跟踪技术中，对两轴自动跟踪研究最多，它能同时跟踪太阳的方位角与高度角，使太阳光始终垂直照射在太阳能收集器上，大大提高了太阳能利用率。然而，两轴跟踪效果虽好，但其系统结构复杂、机械磨损大，造成装置成本高，因此在设备投资方面需要大量的投入，不利于提高太阳能发电效益。

实用新型内容

本实用新型提供一种光伏发电装置，可以解决现有技术中单位土地面积的光伏发电量不高以及太阳能跟踪装置在设备投资方面需要大量的投入，不利于提高太阳能发电效益的问题。所提供的光伏发电装置可以提高太阳能利用率、增加发电效益。

本实用新型提供了一种光伏发电装置，包括支架、设于地面的用于支撑支架的支撑基础、固定于支架上的太阳能电池板以及与太阳能电池板电连接的蓄电池，所述支架包括竖直主支架以及固定于竖直主支架上的至少两个横向分支架，各横向分支架沿所述竖直主支架的纵向分布，且各横向分支架之间相互平行；每个横向分支架上至少支撑一个太阳能电池板；所述支撑基础上设有竖直通道，所述竖直主支架经竖直通道穿入支撑基础内，并与固定于竖直通道内的轴承的内圈固定套接；所述竖直主支架上还固定套接有齿轮一；所述支撑基础上还固定有步进电机，步进电机的转轴上固定套接有齿轮二，所述齿轮一和齿轮二啮合；所述步进电机通过电机驱动器与单片机电连接，所述单片机还连接有光敏传感器；所述支撑基础上还固定有与单片机电连接的压力传感器，同时竖直主支架上还固定有当太阳能电池板以竖直主支架为转轴转向东边时，可与压力传感器的触压面相触压的限位块；所述单片机、步进电机均与蓄电池电连接。

较佳地，所述轴承的数量为2个，且上下分布于支撑基础内。

较佳地，所述单片机采用MSP430低功耗单片机。

较佳地，所述的横向分支架在竖直主支架上等间距排列。

较佳地，所有的太阳能电池板之间相互平行。

较佳地，所述齿轮一位于支撑基础表面上方位置。

本实用新型实施例中，提供一种光伏发电装置，本装置的支架从上至下分布有多层太阳能电池板，同时本装置经单片机接收传感器所给出的信号后，进而控制步进电机转动，带动太阳能支架转动来调整太阳能电池板的方位角；其中多层太阳能电池板能够充分利用单位土地面积上的太阳能，增加单位土地面积的光伏发电量，从而减少土地的投资开支。控制太阳能电池板方位角的结构能使太阳能电池板的方位角在白天内从东向南再向西进行转动从而达到自动追日的目的，提高了其接收太阳光的效率，从而提高了太阳能的利用率。本实用新型解决了现有技术中单位土地面积的光伏发电量不高以及太阳能跟踪装置在设备投资方面需要大量的投入，不利于提高太阳能发电效益的问题，所提供的光伏发电装置可以提高太阳能利用率、增加发电效益。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种光伏发电装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、支撑基础；2、竖直主支架；3、横向分支架；4、太阳能电池板；5、轴承；6、限位块；7、步进电机；8、电机驱动器；9、光敏传感器；10、齿轮一；11、单片机；12、压力传感器；13、齿轮二。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种光伏发电装置，包括支架、设于地面的用于支撑支架的支撑基础1、固定于支架上的太阳能电池板4以及与太阳能电池板4电连接的蓄电池，所述支架包括竖直主支架2以及固定于竖直主支架2上的至少两个横向分支架3，各横向分支架3沿所述竖直主支架2的纵向分布，且各横向分支架3之间相互平行；每个横向分支架3上至少支撑一个太阳能电池板4；所述支撑基础1上设有竖直通道，所述竖直主支架2经竖直通道穿入支撑基础1内，并与固定于竖直通道内的轴承5的内圈固定套接；所述竖直主支架2上还固定套接有齿轮一10；所述支撑基础1上还固定有步进电机7，步进电机7的转轴上固定套接有齿轮二13，所述齿轮一10和齿轮二13啮合；所述步进电机7通过电机驱动器8与单片机11电连接，所述单片机11还连接有光敏传感器9；所述支撑基础1上还固定有与单片机11电连接的压力传感器12，同时竖直主支架2上还固定有当太阳能电池板4以竖直主支架2为转轴转向东边时，可与压力传感器12的触压面相触压的限位块6；所述单片机11、步进电机7均与蓄电池电连接。其中传感器、步进电机等部件与单片机的电连接关系属于现有成熟技术，在此不再赘述。

进一步地，所述轴承5的数量为2个，且上下分布于支撑基础1内。2个轴承更有利于竖直主支架2的稳定转动，并且固定效果也较好。

进一步地，所述单片机11采用MSP430低功耗单片机。该单片机技术成熟，价格低廉，可以降低设备成本。当然还可以使用PLC芯片等微处理器，作为接收传感器信号并控制步进电机运转的器件。

进一步地，所述的横向分支架3在竖直主支架2上等间距排列。横向分支架之间等间距排列并拉开一定的距离，以使它们之间接收太阳光时不至于相互遮挡，造成影响。

进一步地，所有的太阳能电池板4之间相互平行，这时候它们的俯仰角均相同。

进一步地，所述齿轮一10位于支撑基础1表面上方位置。齿轮一尽量离支撑基础1表面近一些，这样有利于和固定在支撑基础上的步进电机相联接。

本实用新型的工作原理：本实用新型装置中的光敏传感器用于检测外界光亮度，当检测到的光亮度信号值低于单片机所设置的信号阈值下限，则单片机启动步进电机转动，带动太阳能电池板的方位角从西向南再向东进行转动，当太阳能电池板转向正对东时，固定于竖直主支架上的限位块正好触压到压力传感器上，这时候单片机会接收到压力传感器传送来的压力信号值，则单片机控制步进电机停止运行，并进入黑夜中待机状态。当天开始亮了，光敏传感器向单片机发送的光亮度信号值高于单片机中所设置的信号阈值上限时，则单片机控制步进电机进行相反方向的转动，进而带动太阳能电池板的方位角从东向南再向西以设定的转速转动(或以设定频率进行间歇式的转动)，该设定的转速总体上与太阳在白天中从东向南再向西运转的角速度基本相等，从而实现光伏发电装置在方位角上追踪太阳的功能。当天黑后，外界光亮度降低后，本装置则依最开始的动作复位到太阳能电池板面向东边并再次处于待机状态。本装置对太阳方位角的追踪会周而复始的自动循环运行，达到自动追踪太阳的效果。根据季节的不同所产生的白天时差稍有变化，可以在较长时间(例如几个月)后人工调整单片机控制步进电机转速来控制装置追踪太阳的角速度。另外，由于一年四季中太阳的高低变化不像方位角那么大，因此，考虑到成本因素，本装置对于俯仰角不做追踪，只是取一整体上效果最好的固定的俯仰角。

综上所述，本实用新型实施例中，提供一种光伏发电装置，包括位于太阳能支架上的从上至下分布的多层太阳能电池板以及使用单片机控制步进电机进而控制太阳能支架进行转动的结构；其中多层太阳能电池板能够充分利用单位土地面积上的太阳能，增加单位土地面积的光伏发电量，从而减少土地的投资开支。控制太阳能支架进行转动的结构能使太阳能电池板的方位角在白天内从东向南再向西进行转动从而达到追日的目的，提高了其接收太阳光的效率，从而提高了太阳能的利用率；本实用新型的控制太阳能支架进行转动的结构部件主要包括单片机、步进电机、轴承及传感器，这些部件均是价格低廉的成熟产品，其性价比高，因此不会明显的增加光伏发电装置的设备成本。因此，本实用新型解决了现有技术中单位土地面积的光伏发电量不高以及太阳能跟踪装置在设备投资方面需要大量的投入，不利于提高太阳能发电效益的问题，所提供的光伏发电装置可以提高太阳能利用率、增加发电效益。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种光伏发电装置，包括支架、设于地面的用于支撑支架的支撑基础(1)、固定于支架上的太阳能电池板(4)以及与太阳能电池板(4)电连接的蓄电池，其特征在于：所述支架包括竖直主支架(2)以及固定于竖直主支架(2)上的至少两个横向分支架(3)，各横向分支架(3)沿所述竖直主支架(2)的纵向分布，且各横向分支架(3)之间相互平行；每个横向分支架(3)上至少支撑一个太阳能电池板(4)；

所述支撑基础(1)上设有竖直通道，所述竖直主支架(2)经竖直通道穿入支撑基础(1)内，并与固定于竖直通道内的轴承(5)的内圈固定套接；所述竖直主支架(2)上还固定套接有齿轮一(10)；所述支撑基础(1)上还固定有步进电机(7)，步进电机(7)的转轴上固定套接有齿轮二(13)，所述齿轮一(10)和齿轮二(13)啮合；所述步进电机(7)通过电机驱动器(8)与单片机(11)电连接，所述单片机(11)还连接有光敏传感器(9)；所述支撑基础(1)上还固定有与单片机(11)电连接的压力传感器(12)，同时竖直主支架(2)上还固定有当太阳能电池板(4)以竖直主支架(2)为转轴转向东边时，可与压力传感器(12)的触压面相触压的限位块(6)；所述单片机(11)、步进电机(7)均与蓄电池电连接。

2.如权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于：所述轴承(5)的数量为2个，且上下分布于支撑基础(1)内。

3.如权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于：所述单片机(11)采用MSP430低功耗单片机。

4.如权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于：所述的横向分支架(3)在竖直主支架(2)上等间距排列。

5.如权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于：所有的太阳能电池板(4)之间相互平行。

6.如权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于：所述齿轮一(10)位于支撑基础(1)表面上方位置。