CN208283812U - 一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，包括：主跟踪装置，用于采用跟踪支架结构，根据太阳光运动角度调整跟踪支架的角度，以保持太阳能收集装置实时跟踪太阳；从跟踪装置，与主跟踪装置分别独立运动，采用跟踪支架结构，根据主跟踪装置的转动而调整跟踪支架的角度，采用光学系统将入射光学系统的太阳光导入到所述主跟踪装置的太阳能收集装置，本实用新型可在保持太阳能电池组件以较佳角度面对太阳的同时将入射从跟踪装置光学系统的太阳光导入到主跟踪装置太阳能收集装置，可显著增加太阳能光电转换装置的发电量，提高发电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统。
背景技术
目前，能源是现代社会存在和发展的基石。而太阳能作为可再生能源的重要组成部分，它的应用技术已经成为衡量一个国家整体实力的标志。我国资源储藏量大，但人均拥有量却一直低于全球人均量，外加我国是能耗大国，这些客观条件都要求我们要采用其它可利用能源来缓解我国即将面临的能源危机。正因为太阳能具有利用的普遍性、丰富性、清洁性、长久性，所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，太阳能的大规模开发利用是面向未来，实现可持续发展的必然选择。
现在很多地方开始利用太阳能发电或者加热，具体方式是将太阳能电池板或者太阳能集热器固定在某一开阔场地，固定接受阳光，从而实现太阳能的利用。但是由于太阳的位置是随着时间而逐渐变化的，固定的太阳能电池板或者太阳能太阳能集热器只能在某一时段内就受到太阳的直射，随着太阳运动和四季的变化，固定方式不能时刻跟踪太阳运动轨迹，发电效率不高；另一方面，现有的太阳能跟踪器都仅仅考虑如何有效利用光伏组件的正面来提高太阳能光电转换的效率，而未考虑利用光伏组件的反面，不能最大限度的利用太阳能。
因此，实有必要提出一种技术手段，以解决上述问题。
实用新型内容
为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，以在保持太阳能收集装置实时面对太阳的同时将入射从跟踪装置的太阳光导入到太阳能收集装置背面，可显著增加太阳能光电转换装置的发电量，提高发电效率。
为达上述目的，本实用新型提出一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，包括：
主跟踪装置，用于采用跟踪支架结构，根据太阳光运动角度调整跟踪支架的角度，以保持太阳能收集装置实时跟踪太阳；
从跟踪装置，与主跟踪装置分别独立运动，采用跟踪支架结构，根据主跟踪装置的转动而调整跟踪支架的角度，采用光学系统将入射光学系统的太阳光导入到所述主跟踪装置的太阳能收集装置。
优选地，所述主跟踪装置包括：
用于设置和支撑太阳能收集装置的跟踪支架本体；
用于实现所述跟踪支架本体角度调整的传动执行机构；
位置检测单元，设置于所述跟踪支架本体上，获取跟踪支架本体的位置信息将其传送至跟踪控制器；
跟踪控制器，产生控制信号控制所述传动执行结构实现所述跟踪支架角度的调整，并将调整后的跟踪支架角度信息传送至从跟踪装置。
优选地，所述从跟踪装置包括：
用于设置和支撑光学系统的从跟踪支架本体；
用于实现所述从跟踪支架本体角度调整的传动执行机构；
位置检测模块，用于实时获取从跟踪支架的位置信息，并将其传送至从跟踪控制单元；
从跟踪控制单元，产生控制信号控制所述传动执行结构实现所述从跟踪装置从跟踪支架角度的调整，以调整所述从跟踪装置光学系统的旋转角度。
优选地，所述从跟踪支架本体包括支柱，对应设置在所述支柱上的光学系统旋转轴架，连接在所述光学系统旋转轴架上的光学系统旋转轴，以及与所述光学系统旋转轴固定连接的光学系统安装架，所述光学系统安装架上用于安装光学系统。
优选地，所述光学系统包括反射或折射或投射系统，包括但不限于平面镜或曲面镜或铝箔，形状包括但不限于平面、曲面、异型面，其材料包括但不限于玻璃、金属、银镜、铝箔、高分子材料及其复合物。
优选地，所述从跟踪装置设置于两个主跟踪装置之间，以提供周围两个主跟踪装置复用。
优选地，于两个主跟踪装置之间设置多个从跟踪装置。
优选地，所述主跟踪装置与所述从跟踪装置旋转中心存在高度差H，其中H不等0。
优选地，所述太阳能收集装置为光伏组件或光电转换装置或光电光热复合装置。
优选地，所述主从跟踪装置均包括相互通讯的通讯模块。
与现有技术相比，本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统及其控制方法通过利用从跟踪装置根据主跟踪装置的跟踪支架角度信息进行跟踪支架角度调整，以调整从跟踪装置光学系统的旋转角度，保证将太阳光转移到主跟踪装置的太阳能收集装置(例如光伏组件)的背面，本实用新型不仅能够保持主跟踪装置的太阳能收集装置以较佳角度实时面对太阳，同时通过从跟踪装置可将入射从跟踪装置的太阳光导入到主跟踪装置的太阳能光电转换装置(例如光伏组件)背面，能够显著增加太阳能收集装置的发电量，提高发电效率，具有占地面积少，低度电成本的特点。
附图说明
图1为本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统的系统架构图；
图2为本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统另一实施例的系统架构图；
图3为本实用新型具体实施例中主跟踪装置1的结构示意图；
图4为本实用新型具体实施例中从跟踪装置2的结构示意图；
图5为本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统的原理示意图；
图6A、图6B为本实用新型一实施例中主从跟踪装置的设置示意图；
图7为本实用新型另一实施例中主从跟踪装置的设置示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统的系统架构图。如图1所示，本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，包括：
主跟踪装置1，用于采用跟踪支架结构，根据太阳光运动角度调整跟踪支架的角度，以保持太阳能收集装置实时跟踪太阳，保证太阳能光电转换发电效率最大化。在本实用新型具体实施例中，太阳能收集装置可包括光伏组件或光电转换装置或光电光热复合装置等，后续说明以光伏组件为例，但本实用新型不以此为限，在本实用新型具体实施例中，主跟踪装置1根据太阳光运动角度调整跟踪支架的角度以保持太阳能收集装置正面实时正对太阳。
从跟踪装置2，与主跟踪装置1独立无机械结构连接，与光学系统配合，采用跟踪支架结构，根据主跟踪装置1的转动而调整从跟踪支架的角度，并利用光学系统，将从跟踪装置2的光学系统接收到的太阳光导入到所述主跟踪装置1的太阳能收集装置(例如光伏组件的背面)，以增加太阳能收集装置太阳能光电转换的发电量，提高发电效率。较佳地，从跟踪装置2可以为周围主跟踪装置复用，也就是说一套从跟踪装置，不同时间隔切换给两套主跟踪装置使用，如图2所示，从跟踪装置2设置于两个主跟踪装置1之间，例如上午期间从跟踪装置2用于将太阳光导入到左侧主跟踪装置1的太阳能收集装置(例如光伏组件)的背面，而下午期间则切换为将太阳光导入到右侧的主跟踪装置1的太阳能收集装置(例如光伏组件)背面，这样则可以最大程度将太阳光导入相应的主跟踪装置1的太阳能收集装置(例如光伏组件)背面。
在本实用新型具体实施例中，设置于从跟踪装置2上的光学系统可包括反射或折射或投射系统，包括但不限于平面镜或曲面镜或铝箔，形状包括但不限于平面、曲面、异型面，其材料包括但不限于金属、玻璃、银镜、铝箔、高分子材料及其复合物。以下以反射系统为例，所述光学系统采用反射镜面，但本实用新型不以此为限。
图3为本实用新型具体实施例中主跟踪装置1的结构示意图。如图3所示，主跟踪装置1进一步包括：
用于设置和支撑太阳能收集装置的跟踪支架本体，在本实用新型具体实施例中，所述的用于设置和支撑的跟踪支架本体包括：支柱10，对应设置在支柱10上的太阳能收集装置旋转轴架11，连接在太阳能收集装置旋转轴架11上的太阳能收集装置旋转轴12，以及与太阳能收集装置旋转轴12固定连接的太阳能收集装置安装架13，所述太阳能收集装置安装架13上用于安装太阳能收集装置。具体地说，在本实用新型中，支柱10的个数不受限制，其可以包括一个或一个以上的支柱，如图1所示，所述跟踪支架本体1包括三个支柱10，通过三个支柱10可以同时支撑两个太阳能收集装置安装架13，当然该跟踪支架本体1也可仅包括一个支柱10，对于支柱的个数本实用新型不以此为限。
用于实现支架角度的调整的传动执行机构20，所述传动执行机构20设置于其中一支柱10上并与太阳能收集装置旋转轴12相铰接，以在跟踪控制器的控制下实现支架角度的调整。
在本实用新型具体实施例中，所述传动执行机构2采用回转驱动器结构，即所述传动执行结构包括电机2011以及回转减速器2012，如图3所示，回转减速器2012套设于跟踪支架本体的太阳能收集装置旋转轴12，由电机2011在跟踪控制器40的控制信号的控制下驱动回转减速器2012实现跟踪支架本体的角度调整。当然，传动执行结构2也可以采用现有的其他的传动机构，例如线性直线推杆，本实用新型不以此为限。
位置检测单元30，用于获取跟踪支架本体的位置信息，并将其传送至跟踪控制器4。在本实用新型具体实施例中，位置检测单元30采用位置传感器，其可设置于太阳能收集装置旋转轴12上，用于检测太阳能收集装置旋转轴12的位置信息。
跟踪控制器40，用于根据天文算法实时计算太阳运动角度，将位置检测单元30获得的位置信息转换为跟踪支架角度信息，根据太阳运动角度及跟踪支架角度信息进行逻辑处理，控制传动执行结构20实现支架角度的调整，并将调整后的跟踪支架角度信息传送至从跟踪装置2。具体地，跟踪控制器40可通过获取当地的经纬度信息以及当天的日期、实时时钟，通过天文算法计算出太阳理论高度角β，同时将位置检测单元30检测的位置信息转换成支架角度信息α，根据太阳理论高度角β与支架角度信息α的差值做出决策，驱动传动执行结构20的电机转动，实现跟踪支架角度的调整，最终实现跟踪支架实时跟踪太阳，同时跟踪控制器40还通过通讯模块将调整后的跟踪支架角度信息传送至从跟踪装置2。这里需说明的是，跟踪控制器40如何计算太阳运动角度以及根据上述角度产生控制信号的方法采用的是现有方法，不属本实用新型保护的范围，在此不予赘述。
图4为本实用新型具体实施例中从跟踪装置2的结构示意图。在本实用新型具体实施例中，从跟踪装置2的结构与主跟踪装置1类似，其进一步包括：
用于设置和支撑光学系统的从跟踪支架本体，在本实用新型具体实施例中，所述的用于设置和支撑光学系统的跟踪支架本体同样包括：支柱201，对应设置在支柱201上的光学系统旋转轴架202，连接在光学系统旋转轴架202上的光学系统旋转轴203，以及与光学系统旋转轴203固定连接的光学系统安装架204，所述光学系统安装架204上用于安装光学系统。同样地，在本实用新型中，从跟踪支架本体的支柱201的个数不受限制，其可以包括一个或一个以上的支柱，如图1所示，所述从跟踪支架本体包括三个支柱201，通过三个支柱201可以同时支撑两个光学系统安装架204，当然该从跟踪支架本体也可仅包括一个支柱10，对于支柱的个数本实用新型不以此为限。一个光学系统安装架上也可安装多个光学系统，在本实用新型具体实施例中，从跟踪装置2的光学系统可包括反射和/或折射系统，包括但不限于平面镜或曲面镜或铝箔，其形状包括但不限于平面、曲面、异型面，材料包括但不限于银镜、铝箔、高分子材料等。
用于实现光学系统本体角度调整的传动执行机构21，所述传动执行机构21设置于支柱201上并与光学系统旋转轴203相铰接，以在跟踪控制单元的控制下实现从跟踪支架角度的调整。
同样地，在本实用新型具体实施例中，所述传动执行机构21可采用电机以及回转减速器或者线性直线推杆，本实用新型不以此为限。
位置检测模块22，用于获取从跟踪支架的位置信息，并将其传送至跟踪控制器23(本实施例中位置检测模块22与跟踪控制器可集成一体设计，但本实用新型不以此为限)。在本实用新型具体实施例中，位置检测模块22采用位置传感器，设置于光学系统旋转轴203上，用于检测光学系统旋转轴203的位置信息。
从跟踪控制单元23，用于根据天文算法实时计算太阳运动角度，将位置检测模块22获得的位置信息转换为从跟踪装置2的从跟踪支架角度信息，同时实时获取主跟踪装置1的跟踪支架的角度信息，根据主跟踪装置1及从跟踪装置2的跟踪支架角度信息进行逻辑处理，控制传动执行结构21实现从跟踪装置2从跟踪支架角度的调整，以调整从跟踪装置光学系统的旋转角度，保证将太阳光转移(例如反射或折射)到主跟踪装置1的光学组件的背面。也就是说，从跟踪装置2也具有通讯模块，这里需说明的是，从跟踪控制单元23如何计算太阳运动角度以及根据上述角度产生控制信号的方法采用的是现有方法，不属本实用新型保护的范围，在此不予赘述。
图5为本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪器的原理示意图。以从跟踪装置2的光学系统为反射镜面为例，当太阳光照射到反射镜面上，太阳光与镜面法线夹角为入射角，太阳反射光与镜面法线夹角为反射角，根据反射原理，入射角度与反射角相等，这样从跟踪装置2通过调整镜面的旋转角度，可以保证太阳光反射到主跟踪装置的太阳能收集装置(例如光伏组件)背面。这里需说明的是，从跟踪装置2的光学系统旋转角度与主跟踪装置1的太阳能光电转换装置旋转角度之间为非固定角度关系，以光伏组件为例，图5中角度1为主跟踪装置1的光伏组件旋转角度，角度2为光学系统旋转角度；角度2随着角度1的变化而调整，从跟踪控制单元获得主跟踪装置1的角度1，根据从跟踪装置2与主跟踪装置1之间的间距差L、高度差H以及从跟踪装置的太阳入射角，计算从跟踪装置2所要调整的从跟踪支架角度，然后根据计算获得的所要调整的从跟踪支架角度以及当前的从跟踪支架角度信息控制传动执行结构21进行从跟踪支架角度的调整，实现从跟踪装置2支架角度的调整，以调整从跟踪装置2光学系统的旋转角度，保证光学系统将太阳光导入到主跟踪装置的光学组件的背面。
在本实用新型中，主跟踪装置1与从跟踪装置2为两个独立的机构，从跟踪装置2不附加于主跟踪装置1，主跟踪装置1与从跟踪装置2间无机构件连接。与从跟踪装置2配合的光学系统结构不依附于主跟踪装置1的太阳能收集装置，光学系统与从跟踪装置2进行装配。一般地，从跟踪装置2在两个主跟踪装置1中间放置，主从跟踪装置旋转中心最好存在高度差H(H不等于0)，主从跟踪装置之间的距离L1<两个主跟踪装置之间的距离L2，如图6A所示，图6B则为从跟踪装置2上设置有多个光学系统的示意结构。当然，为了更多地将太阳光导入主跟踪装置1的光伏组件，两个主跟踪装置1之间也可设置多个从跟踪装置2，如图7所示。
综上所述，本实用新型一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪器通过利用从跟踪装置根据主跟踪装置的跟踪支架角度信息进行跟踪支架角度调整，以调整从跟踪装置光学系统的旋转角度，保证将入射从跟踪装置光学系统的太阳光转移到主跟踪装置的太阳能收集装置(例如光学组件的背面)，本实用新型不仅能够保持主跟踪装置的太阳能电池组件以较佳角度面对太阳，同时通过从跟踪装置可将太阳光导入到主跟踪装置的太阳能收集装置(光伏组件)背面，能够显著增加太阳能收集装置(光伏组件)的发电量，提高发电效率，具有占地面积少，低度电成本的特点。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型通过利用主跟踪装置使其太阳能收集装置(光伏组件)以较佳角度(例如正对)太阳光，能有效提高太阳能收集装置(光伏组件)正面的发电量；
2、本实用新型通过从跟踪装置和光学系统可以导入更多太阳光至太阳能收集装置(光伏组件)，例如背面，进一步提升太阳能光电转换装置发电量；
3、本实用新型于常规的主跟踪器阵列间隔中，增加一个从跟踪装置和光学系统，将未被利用的太阳能转移到太阳能光电转换装置的背面，充分利用了太阳能和空间，单位面积太阳能光电转换装置发电量更多；
4、本实用新型的主跟踪装置和从跟踪装置，为独立机构，其安装布局灵活，具备较强的土地适应性，能适用山地、丘陵等起伏地形。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (10)
1.一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，包括：
主跟踪装置，用于采用跟踪支架结构，根据太阳光运动角度调整跟踪支架的角度，以保持太阳能收集装置实时跟踪太阳；
从跟踪装置，与主跟踪装置分别独立运动，采用跟踪支架结构，根据主跟踪装置的转动而调整跟踪支架的角度，采用光学系统将入射光学系统的太阳光导入到所述主跟踪装置的太阳能收集装置。
2.如权利要求1所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于，所述主跟踪装置包括：
用于设置和支撑所述太阳能收集装置的跟踪支架本体；
用于实现所述跟踪支架本体角度调整的传动执行机构；
位置检测单元，设置于所述跟踪支架本体上，获取跟踪支架本体的位置信息将其传送至跟踪控制器；
跟踪控制器，产生控制信号控制所述传动执行结构实现所述跟踪支架角度的调整，并将调整后的跟踪支架角度信息传送至从跟踪装置。
3.如权利要求1所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于，所述从跟踪装置包括：
用于设置和支撑光学系统的从跟踪支架本体；
用于实现所述从跟踪支架本体角度调整的传动执行机构；
位置检测模块，用于实时获取从跟踪支架的位置信息，并将其传送至从跟踪控制单元；
从跟踪控制单元，产生控制信号控制所述传动执行结构实现所述从跟踪装置从跟踪支架角度的调整,以调整所述从跟踪装置光学系统的旋转角度。
4.如权利要求3所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于：所述从跟踪支架本体包括支柱，对应设置在所述支柱上的光学系统旋转轴架，连接在所述光学系统旋转轴架上的光学系统旋转轴，以及与所述光学系统旋转轴固定连接的光学系统安装架，所述光学系统安装架上用于安装光学系统。
5.如权利要求3所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于：所述光学系统包括反射或折射或投射系统，包括但不限于平面镜或曲面镜或铝箔，形状包括但不限于平面、曲面、异型面，其材料包括但不限于金属、玻璃、银镜、铝箔、高分子材料及其复合物。
6.如权利要求1所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于：所述从跟踪装置设置于两个主跟踪装置之间，以提供周围两个主跟踪装置复用。
7.如权利要求1所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于：于两个主跟踪装置之间设置多个从跟踪装置。
8.如权利要求1所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于：所述主跟踪装置与所述从跟踪装置旋转中心存在高度差H，其中H不等0。
9.如权利要求1所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于：所述太阳能收集装置为光伏组件或光电转换装置或光电光热复合装置。
10.如权利要求1所述的一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统，其特征在于：所述主从跟踪装置均包括相互通讯的通讯模块。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108508923A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-09-07 | 驰鸟智能科技（上海）有限公司 | 一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统及其控制方法 |
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2018
- 2018-07-06 CN CN201821070260.6U patent/CN208283812U/zh active Active
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| CN108508923A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-09-07 | 驰鸟智能科技（上海）有限公司 | 一种可实现双面跟踪的太阳能跟踪系统及其控制方法 |
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