CN206060658U - 一种新型发电效率高的光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源领域，具体为一种新型发电效率高的光伏发电系统。包含有太阳电池板方阵或者光伏矩阵、逆变器、控制器、蓄电池、支撑柱子，柱子有N根，各柱子顶端安装有轴承，柱子的东西南北面都对称地安装有支撑杆，柱子东西两面各安装有一个三角支撑架，太阳能电池板方阵或者光伏矩阵的南北中轴线上安装有轴承，通过一根钢制或者铝合金钢的轴穿过南北中轴线上所有的轴承，把太阳能电池板方阵或者光伏矩阵、柱子、南北方向的支撑杆连成一体，东西方向的支撑杆顶端与太阳能电池板方阵或者光伏矩阵焊接固定连成一体，太阳能电池板方阵或者光伏矩阵的倾角可以根据时间的控制进行调节，本实用新型可以替代太阳跟踪装置，与装机容量相同、倾角固定不变的光伏发电相比，光伏发电量多增加了40%左右。

Description

一种新型发电效率高的光伏发电系统

技术领域

本实用新型涉及新能源领域，具体为一种新型发电效率高的光伏发电系统。

背景技术

在 2015 年底的巴黎气候高峰会上，中国表示要在 2020 年前，使单位 GDP 二氧化碳排放量自 2005 年减少 40% 至 45%。为了要达到减碳排目标，我国正快速减少对燃煤发电的依赖，逐渐减少燃煤发电，加大可再生能源的使用将是国家未来能源政策的发展方向，国家能源局于2013年11月26日发布了《光伏发电运营监管暂行办法》，规定电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内并网光伏电站项目和分布式光伏发电项目的上网电量。所以作为节能减排的一个重要手段，光伏发电越来越受到重视，光伏发电站在国内外市场上像雨后春笋似的不断涌现，但受到光伏发电成本高、光电转化率低，太阳能电池板的方位角、倾角固定不变等一些不成熟技术因素的影响，光伏发电站性价比不高，不能很好地满足市场的需求，从而限制了其在市场上的大面积推广。在光电转化率短期内难于有效提高的状态下，如何去提高太阳能的发电效率，这是目前太阳能发电所遇到的亟待解决的技术难题。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型通过提供一种新型发电效率高的光伏发电系统，使目前市场发电效率低、性价比低的光伏发电站，转变为发电效率高、性价比高的光伏发电站，以满足可再生能源市场不断发展的需求。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种新型发电效率高的光伏发电系统，包含有太阳电池板方阵或者光伏矩阵、逆变器、控制器、蓄电池、支撑柱子，柱子有N根，各柱子顶端安装有轴承，柱子的东西南北面都对称地安装有支撑杆，柱子东西两面各安装有一个三角支撑架，太阳能电池板方阵或者光伏矩阵的南北中轴线上安装有轴承，通过一根钢制或者铝合金钢的轴穿过南北中轴线上所有的轴承，把太阳能电池板方阵或者光伏矩阵、柱子、南北方向的支撑杆连成一体，东西方向的支撑杆顶端与太阳能电池板方阵或者光伏矩阵焊接固定连成一体，其特征在于：太阳能电池板方阵或者光伏矩阵的倾角可以根据时间的控制进行调节，随着东西两方向支撑杆之间所产生相对应的反方向伸缩运动，带动太阳能电池板方阵或者光伏矩阵绕轴转动，其倾角从而发生改变，所述的N根支撑柱子为钢筋混凝土或者铝合金钢或者钢制结构，柱子东西两面上与柱子为一体的三角支撑架与柱子同材质，支撑柱子安装在太阳能电池板方阵或者光伏矩阵南北方向的中轴线上，其中一根柱子必须要安装在太阳能电池板方阵或者光伏矩阵东西、南北两根中轴线交叉点的位置上，柱子顶端的轴承是焊接或者螺栓固定连接安装的滑动轴承或者万向轴承，柱子东西方向的支撑杆为铝合金钢或者钢制的伸缩支撑杆，东西方向伸缩支撑杆之间的夹角固定不变，伸缩支撑杆上带有智能控制系统和远程遥控系统以及电机的伸缩装置机座与三角形支撑架焊接或者螺栓固定连接，N是单数的倍数值，当柱子根数N=1时，独立柱子的东南西北4面，各面都对称地安装有支撑杆，东西方向至少安装伸缩支撑杆各一根，南北方向各安装一根固定支撑杆；当柱子根数N＞2时，柱子以3根为一组，柱子的南北方向共有4根固定支撑杆，边柱各一根，中间柱子有2根，只有中间柱子的东西方向对称地至少安装有伸缩支撑杆各一根，所述的太阳能板方阵或者光伏矩阵可以有M组，M的数值为单数或者偶数的倍数值，太阳能板方阵或者光伏矩阵南北方向中轴线上至少安装两个轴承，轴承为滑动轴承或者万向轴承，南北两端需要各焊接安装一个，太阳能板方阵或者光伏矩阵的发电模式包含有离网型和并网型两种，所述南、北两个方向的支撑杆为铝合金钢或者钢制的固定支撑杆，固定支撑杆一端带有杆端关节轴承，轴穿过杆端关节轴承与固定支撑杆连接，固定支撑杆的另一端与柱子焊接或者螺栓固定连接，支撑杆安置于太阳能电池板方阵或者光伏矩阵南北方向的中轴线上，对称于支撑柱子在南北方向至少各安装一根。

附图说明

当柱子根数N＞2时，图1为主视图；图2为平面俯视图：符号1为太阳能板方阵或光伏矩阵，符号2为支撑柱子，符号3为东西方向伸缩支撑杆，符号4为南北方向固定支撑杆，符号5为三角形支撑架，符号6为滑动轴承或万向轴承，符号7为南北方向支撑杆的杆端关节轴承支撑，符号8为轴；图3为前后侧视图；图4为右侧视图；图5为左侧视图；图6为滑动轴承或万向轴承主视图；图7为杆端关节轴承主视图：图8为伸缩支撑杆主视图：符号9为伸缩装置机座；图9为太阳能电池板方阵倾角调节示意图-上午；图10为太阳能电池板方阵倾角调节示意图-正午；图11为太阳能电池板方阵倾角调节示意图-下午；当柱子根数N=1时，图12为主视图；图13为平面俯视图：符号1为太阳能板方阵或光伏矩阵，符号2为支撑柱子，符号3为东西方向伸缩支撑杆，符号4为南北方向固定支撑杆，符号5为三角形支撑架，符号6为滑动轴承或万向轴承，符号7为南北方向支撑杆的杆端关节轴承支撑，符号8为轴；图14为前后侧视图：符号9为伸缩装置机座；图15为右侧视图；图16为左侧视图。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图对本实用新型做进一步描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世界范围内快速地增长，利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式，但目前建设一个太阳能发电系统的成本较高的，以我国现阶段太阳能发电成本为例，其花费在太阳电池组件的费用大约占了70％左右，因此，在目前低光电转化率短期内难于有效提高的状态下，如何充分有效地利用太阳能去提高光伏的发电效率，这是一个目前亟待解决的技术难题，而随着时间的变化去调节太阳能板方阵1 的倾斜角就是一个有效的解决方式。倾斜角是指太阳能电池板方阵平面与水平面的夹角，倾斜角对太阳能电池板方阵能够接收到的太阳辐射量影响很大，直接影响到光伏发电量的大小，因此确保太阳能电池板方阵能够尽可能地获得太阳的直接辐射量，使太阳能电池板方阵具有一个最佳倾斜角就显得尤为重要。目前太阳能板的安装形式有固定式和跟踪式两种，对于固定式光伏组件，一旦安装完成，太阳能板的倾斜角就无法改变，而且为了尽可能多地接受太阳能的辐射，太阳能板的倾角很小，几乎要与地面平行，接受到的太阳能直接辐射量很有限，所以发电效率很低；而安装了跟踪装置的光伏组件虽然一定程度上可以跟踪太阳的方位，使太阳能板一直面朝太阳，以接收最大的太阳能辐射，但由于跟踪装置比较复杂，初始投资和维护成本太高，性价比不高，还很难为市场所接受，因此目前光伏发电的太阳能板大多是采用固定式安装。为了使太阳能板能始终有个最佳倾角面朝太阳，以接收最大的、有效的太阳能直接辐射，本实用新型提供了一种太阳能电池板方阵安装到位后方位角固定不变，但太阳能板方阵倾斜角可以调节的技术，这种技术初始投资和维修成本低，可以替代太阳跟踪装置。

参考图1~5和参考图12~16所示，太阳能电池板方阵1，太阳能电池板方阵1的南北中轴线上至少安装有两个轴承6，轴承为滑动轴承或者万向轴承6，南北两端需要各焊接安装一个，太阳能电池方阵1由柱子2支撑，柱子有N根，各柱子2顶端安装有滑动轴承或万向轴承6，柱子的东南西北四面都对称地安装有支撑杆，东西方向安装的是伸缩支撑杆3，南北方向安装的是固定支撑杆4，固定支撑杆4顶端安装有杆端关节轴承7，一根钢制或者铝合金钢的轴8穿过南北中轴线上所有的轴承5~7，把太阳能电池板方阵1、柱子2、南北方向的固定支撑杆4连成一体，可以绕着轴8一起转动，东西方向的支撑杆3顶端与太阳能电池板方阵1焊接固定连成一体，伸缩支撑杆3上带有电机的伸缩装置机座9，随着太阳从东向西的移动，根据时间控制开启智能控制系统，调节东、西方向的伸缩支撑杆3开启伸长和收缩的反方向运动，使太阳电池能板方块1绕着轴8发生转动，从而及时地改变了太阳能电池板方阵1的倾角成为最佳倾角,不论柱子的根数是多数还是只有一根，调节太阳能电池板方阵1的倾角方式都相同，具体如下所述。

太阳能电池板方阵1的倾角调节根据对时间的控制来进行，调节方式采用东面和西面两方向伸缩支撑杆3之间所产生相对应的反方向伸缩运动，带动太阳能电池板方阵1绕轴8的转动来实现倾角的改变。时间的控制分为三个阶段，第一阶段为上午时间段，从AM6：00至AM11:00，智能控制系统启动东西方向机座9上的电机，使东面杆3收缩、西面杆3伸长，当西面杆3的伸长长度达到L2时东西方向的电机同时停止转动，在此过程，东西两方向伸缩支撑杆3之间相对应的反方向伸缩运动带动太阳能电池板方阵1绕轴8转动，面朝东面成最佳倾角，参照图9；第二阶段为正午时间段，从AM11：00至PM13:00，智能控制系统启动东西方向机座9上的电机，使东面杆3伸长、西面杆3收缩，当西面杆的收缩长度达到L2时东西方向的电机同时停止转动，在此过程，东西两方向伸缩支撑杆3之间相对应的反方向伸缩运动带动太阳能电池板方阵1绕轴8转动，东西面两杆3的长度相同，太阳能板方阵1成水平状态，倾角为零，参照图10；第三阶段为下午时间段，从PM13：00至PM17:00，智能控制系统启动东西方向机座9上的电机，使东面杆3伸长、西面杆3收缩，当西面杆的收缩长度达到L3时东西方向的电机同时停止转动，在此过程，东西两方向伸缩支撑杆3之间相对应的反方向伸缩运动带动太阳能电池板方阵1阵绕轴8转动，面朝西面成最佳倾角，参照图11。

在没有日照的阴雨天，避免狂风有可能对太阳能电池板方阵的损坏，可以停止对时间的控制，使太阳能板方阵1始终水平状态，直到有日照为止；在冬季积雪较厚的区域，可以把倾角调到最大，防止太阳能电池板方阵1上积雪加厚，以免损坏太阳能电池板方阵1；在发生突发极端天气时，还可以通过远程的遥控系统，人工调节太阳能电池板方阵1成水平状态，避免太阳能电池板方阵被极端天气所损坏。

本实用新型的一种新型发电效率高的光伏发电系统，由于采用了调节太阳能电池板方阵倾斜角的创新技术，其总发电量与装机容量相同、倾角固定不变的光伏发电相比，发电量增加了40%左右，性价比高。根据国家能源局的报告，截至2015年底，我国光伏发电累计并网容量达到4158万千瓦，同比增长67.3%，约占全球的1/5，超过德国成为世界光伏第一大国，目前全世界的光伏发电站几乎都是采用倾角固定不变的固定安装模式来安装光伏矩阵，如果把现有固定模式的光伏发电，采用本实用新型技术改造成倾角可变的光伏发电的话，将使得现有的光伏发电量得到极大地提高，为光伏发电向深度，广度的大范围推广提供了强有力的技术支持和保障。

Claims (4)

1.一种新型发电效率高的光伏发电系统，包含有太阳电池板方阵或者光伏矩阵、逆变器、控制器、蓄电池、支撑柱子，柱子有N根，各柱子顶端安装有轴承，柱子的东西南北面都对称地安装有支撑杆，柱子东西两面各安装有一个三角支撑架，太阳能电池板方阵或者光伏矩阵的南北中轴线上安装有轴承，通过一根钢制或者铝合金钢的轴穿过南北中轴线上所有的轴承，把太阳能电池板方阵或者光伏矩阵、柱子、南北方向的支撑杆连成一体，东西方向的支撑杆顶端与太阳能电池板方阵或者光伏矩阵焊接固定连成一体，其特征在于：太阳能电池板方阵或者光伏矩阵的倾角可以根据时间的控制进行调节，随着东西两方向支撑杆之间所产生相对应的反方向伸缩运动，带动太阳能电池板方阵或者光伏矩阵绕轴转动，其倾角从而发生改变。

2.根据权利要求1所述的一种新型发电效率高的光伏发电系统，其特征在于：所述的N根支撑柱子为钢筋混凝土或者铝合金钢或者钢制结构，柱子东西两面上与柱子为一体的三角支撑架与柱子同材质，支撑柱子安装在太阳能电池板方阵或者光伏矩阵南北方向的中轴线上，其中一根柱子必须要安装在太阳能电池板方阵或者光伏矩阵东西、南北两根中轴线交叉点的位置上，柱子顶端的轴承是焊接或者螺栓固定连接安装的滑动轴承或者万向轴承，柱子东西方向的支撑杆为铝合金钢或者钢制的伸缩支撑杆，东西方向伸缩支撑杆之间的夹角固定不变，伸缩支撑杆上带有智能控制系统和远程遥控系统以及电机的伸缩装置机座与三角形支撑架焊接或者螺栓固定连接，N是单数的倍数值，当柱子根数N=1时，独立柱子的东南西北4面，各面都对称地安装有支撑杆，东西方向至少安装伸缩支撑杆各一根，南北方向各安装一根固定支撑杆；当柱子根数N＞2时，柱子以3根为一组，柱子的南北方向共有4根固定支撑杆，边柱各一根，中间柱子有2根，只有中间柱子的东西方向对称地至少安装有伸缩支撑杆各一根。

3.根据权利要求1所述的一种新型发电效率高的光伏发电系统，其特征在于：所述的太阳能板方阵或者光伏矩阵可以有M组，M的数值为单数或者偶数的倍数值，太阳能板方阵或者光伏矩阵南北方向中轴线上至少安装两个轴承，轴承为滑动轴承或者万向轴承，南北两端需要各焊接安装一个，太阳能板方阵或者光伏矩阵的发电模式包含有离网型和并网型两种。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种新型发电效率高的光伏发电系统，其特征在于：所述南、北两个方向的支撑杆为铝合金钢或者钢制的固定支撑杆，固定支撑杆一端带有杆端关节轴承，轴穿过杆端关节轴承与固定支撑杆连接，固定支撑杆的另一端与柱子焊接或者螺栓固定连接，支撑杆安置于太阳能电池板方阵或者光伏矩阵南北方向的中轴线上，对称于支撑柱子在南北方向至少各安装一根。