CN208986865U - 悬浮太阳能发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种悬浮太阳能发电系统，包括悬浮支撑装置、太阳能发电装置、电力传输装置、汇流组件和监测组件。所述悬浮支撑装置能够悬浮于空中。所述太阳能发电装置设置于所述悬浮支撑装置。所述电力传输装置与所述太阳能发电装置电连接，用于传输所述太阳能发电装置产生的电能。所述汇流组件通过所述电力传输装置与所述太阳能发电装置电连接，用于汇聚所述太阳能发电装置产生的电能。所述监测组件与所述汇流组件电连接，用于监测所述汇流组件中的工作状态。所述悬浮太阳能发电系统增加了太阳能发电的层次，提高光能利用率。所述悬浮太阳能发电系统可以避免常见的热斑现象，并对汇流组件的工作状态进行监测，降低所述汇流组件的维修率。

Description

悬浮太阳能发电系统

技术领域

本申请涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种悬浮太阳能发电系统。

背景技术

传统太阳能发电采用的太阳能电池板大多数为晶硅玻璃基。在地面电站以及居民屋顶安装此类的太阳能时，每个晶硅玻璃基太阳能均需要采用相应的支撑架等进行辅助安装。传统晶硅玻璃基的太阳能安装复杂，在有限空间内进行安装时，存在较大限制，无法灵活进行安装。与此同时，晶硅玻璃基太阳能的整体发电量容易受到热斑等情况的限制。

此外，在太阳能发电站发电过程中，由于汇流设备的工作时间长、流经电流大，在发电站的调试运维期间的故障率较高，极大影响发电站的调试运维效率，增大了工作人员的工作量。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统太阳能发电量受限及汇流设备故障率高的问题，提供一种悬浮太阳能发电系统。

本申请实施例提供了一种悬浮太阳能发电系统，包括：

悬浮支撑装置，能够悬浮于空中；

太阳能发电装置，设置于所述悬浮支撑装置；

电力传输装置，与所述太阳能发电装置电连接，用于传输所述太阳能发电装置产生的电能；

汇流组件，通过所述电力传输装置与所述太阳能发电装置电连接，用于汇聚所述太阳能发电装置产生的电能；以及

监测组件，与所述汇流组件电连接，用于监测所述汇流组件中的工作状态。

上述悬浮太阳能发电系统，通过将所述太阳能发电装置设置于所述悬浮支撑装置，增加了传统太阳能发电的层次。可以在地面电站的基础之上，增加空中发电，提高光能利用率。所述太阳能发电装置和所述悬浮支撑装置的组合同样可以避免地面电站存在的热斑现象，进一步提高太阳能发电装置的发电效率。通过设置所述监测组件，可以对所述汇流组件的工作状态进行监测，降低所述汇流组件的维修率。所述监测组件可进一步确保所述悬浮太阳能发电系统的安全性，降低维护率，节约运维成本。

在其中一个实施例中，所述悬浮支撑装置包括：

圆柱形气囊，所述太阳能发电装置黏附于所述圆柱形气囊的外侧面，覆盖所述太阳能发电装置的所述圆柱形气囊分别与所述电力传输装置电连接，用于确保所述太阳能发电装置悬浮于空中；以及

连接板，与所述圆柱形气囊固定连接，用于为所述圆柱形气囊提供支撑。

在其中一个实施例中，所述监测组件包括：

电压监测装置，与所述汇流组件电连接，用于对所述汇流组件的输出电压进行监测；

电流监测装置，与所述汇流组件电连接，用于对所述汇流组件的输入电流进行监测；以及

温度监测装置，与所述汇流组件电连接，用于对所述汇流组件接线端子处的温度进行监测。

在其中一个实施例中，所述监测组件还包括警报装置，分别与所述电压监测装置、所述电流监测装置和所述温度监测装置电连接，用于在出现异常时发出警报。

在其中一个实施例中，所述温度监测装置为温度传感器。

在其中一个实施例中，还包括保护电路，所述电力传输装置通过所述保护电路与所述汇流组件电连接，用于防止电流逆流。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括至少一个光伏防反二极管。

在其中一个实施例中，还包括固定组件，用于将所述悬浮支撑装置固定于地面。

在其中一个实施例中，所述固定组件包括：

拉绳，与所述连接板连接，用于为所述悬浮支撑装置提供牵引力；以及

地面锚环，所述连接板通过所述拉绳固定于所述地面锚环。

在其中一个实施例中，还包括无线传输组件，分别与所述电压监测装置、所述电流监测装置、所述温度监测装置和所述警报装置电连接，用于将监测数据上传到网络。

在其中一个实施例中，所述太阳能发电装置采用CIGS材料制作。

在其中一个实施例中，所述电力传输装置为电缆。

上述实施例中，通过设置多个圆柱形气囊，可以与所述太阳能发电装置更好的贴合，避免了设置在球形支撑体上可能出现贴合不严密的现象。同时覆盖所述太阳能发电装置的圆柱形气囊，可以保证所述悬浮太阳能发电系统无论在哪个方向均可接受光照，进一步提高光能利用率。所述监测组件可以监测所述汇流组件的电流、电压以及接线端子处的温度。所述警报装置可以在所述汇流箱出现工作环境异常的情况时发出警报。所述保护装置可以防止电流逆流，从而进一步提高所述汇流装置的安全性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种悬浮太阳能发电系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种悬浮太阳能发电系统的圆柱形气囊结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种悬浮太阳能发电系统电连接结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种悬浮太阳能发电系统电连接结构示意图。

附图标号说明：

100 悬浮太阳能发电系统

110 悬浮支撑装置

111 圆柱形气囊

112 连接板

113 挂钩

120 太阳能发电装置

130 电力传输装置

140 汇流组件

150 监测组件

151 电压监测装置

152 电流监测装置

153 温度监测装置

154 警报装置

160 保护电路

161 光伏防反二极管

170 固定组件

171 拉绳

172 地面锚环

180 无线传输组件

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合，术语“电连接”指的是两个部件直接连接。

请参见图1-图2，本申请提供一种悬浮太阳能发电系统100，包括悬浮支撑装置110、太阳能发电装置120、电力传输装置130、汇流组件140和监测组件150。所述悬浮支撑装置110能够悬浮于空中。所述太阳能发电装置120设置于所述悬浮支撑装置110。所述电力传输装置130与所述太阳能发电装置120电连接，用于传输所述太阳能发电装置120产生的电能。所述汇流组件140通过所述电力传输装置130与所述太阳能发电装置120电连接，用于汇聚所述太阳能发电装置120产生的电能。所述监测组件150与所述汇流组件140电连接，用于监测所述汇流组件140中的工作状态。

所述悬浮支撑装置110在应用时可以悬浮在空中，可以在地面电站的基础之上增加空中发电，增加了发电的层次，提高发电效率。所述悬浮支撑装置110作为所述太阳能发电装置120的载体，可以避免地面电站存在的树荫、高层建筑物等产生的热斑现象。所述悬浮支撑装置110通过充入密度小于空气且稳定性较好的气体升入空中。所述密度小于空气且稳定性较好的气体可以为氦气，也可以为氩气。由于采用充气升空方式，促使所述悬浮太阳能发电系统100具有安装方便、维护简单的优势。

所述太阳能发电装置120可以采用铜铟镓硒(CuInxGa(1-x)Se2，CIGS)制作。所述太阳能发电装置120可以采用GSE组件。柔性CIGS薄膜太阳能电池具有一定的可弯曲性能，可以在一定程度上定向进行弯曲，可以适应不同形状的所述悬浮支撑装置110。同时与所述悬浮支撑装置110的表面更好的贴合。

所述电力传输装置130为电缆，用于传输太阳能气球产生的电流。所述电缆长度可以依据所述悬浮支撑装置110需要升空的高度进行调整。所述电力传输装置130的长度可以大于所述悬浮支撑装置110距离地面的高度，从而防止所述电力传输装置130因受力而损坏。通过采用电缆作为电力传输装置130，可以承受较大电流，提高所述悬浮太阳能发电系统100的发电量。

所述汇流组件140用于通过所述电力传输装置130汇集所述太阳能发电装置120产生的电能。所述汇流组件140可以包括汇流箱。所述汇流箱中具有熔断器、断路器和防雷器等部分。所述熔断器设置于所述太阳能发电装置120的正负极，可以保护太阳能组件和相关电路。当接地故障或者其他部件出现故障的情况下，所述汇流箱的熔断器可以对电路形成保护。设置于汇流组件140中汇流箱的正负极双极所述断路器可以在出现过载情况时切断电路。所述汇流箱的直流输出母线处设置有防雷器，用于在汇流箱遭到雷击时将过大的电力泄掉，保证电能的正常输出，从而避免对所述汇流组件140的损害。进一步的，所述汇流组件140采用自供电方式，节约安装过程中电源布线，进一步降低所述悬浮太阳能发电系统100的安装难度。

所述监测组件150可以通过所述汇流组件140监控所述太阳能发电装置120的运行状态。同时，所述监测组件150可以实时检测所述汇流组件140内的工作状态参数，同时可以实时检测箱内温度。当出现危险状况时可以控制所述汇流组件140中的熔断器切断汇流箱电源，起到保护作用。在一个实施例中，所述监测组件150可以设置于所述汇流组件140内部，与所述汇流组件140内部控制芯片集成为一体。

在一个实施例中，所述悬浮支撑装置110包括圆柱形气囊111。所述悬浮支撑装置包括连接板112。所述太阳能发电装置120黏附于所述圆柱形气囊111的外侧面。所述太阳能发电装置120覆盖所述太阳能发电装置120的所述圆柱形气囊111。覆盖所述太阳能发电装置120的所述圆柱形气囊111分别与所述电力传输装置130电连接，用于确保所述太阳能发电装置120悬浮于空中。所述连接板112与所述圆柱形气囊111固定连接，用于为所述多个圆柱形气囊111提供支撑。

所述太阳能发电装置120通过丁基胶黏附于所述圆柱形气囊111。在一个实施例中，所述悬浮支撑装置110包括多个所述圆柱形气囊111。所述太阳能发电装置120黏附于每个所述圆柱形气囊111的外侧面。覆盖于每个所述圆柱形气囊111外侧面的所述太阳能发电装置120均与所述电力传输装置130电连接。所述悬浮支撑装置110在未安装时的大小和所述太阳能发电装置120大小相差无几，仅增加了气囊结构。多个所述圆柱形气囊111纵向通过绳索穿过多个所述圆柱形气囊111同侧的挂钩113进行串接，横向多个所述圆柱形气囊111通过异侧挂钩113进行串接，从而形成矩形阵列。

进一步的，所述连接板112通过绳索与所述矩形阵列的一侧固定连接，用于为所述矩形阵列提供支撑。在初次安装时需要将所述多个圆柱形气囊111进行连接。在进行收回时，只需将所述悬浮支撑装置110撤回地面，放出内部气体然后折叠即可，使所述悬浮太阳能发电系统100占用的空间较小。所述圆柱形气囊111用于承载所述太阳能发电装置120。采用所述圆柱形气囊111结构，增大了单位水平面积所述太阳能发电装置120接触阳光的面积，从而提高了所述太阳能发电装置120的利用效率。

在一个实施例中，可以采用GSE太阳能电池作为所述太阳能发电装置120。在所述圆柱形气囊111中充入氩气。一立方米空气质量约为1.293kg，一立方米氩气质量约为0.375kg。每立方米氩气相对于空气产生的0.936kg的升力。在所述圆柱形气囊111表面设置四组GSE太阳能电池组件，每个组件含胶重量为3.3kg。当所述圆柱形气囊111的半径为1m时，为了确保多个所述圆柱形气囊111可以悬浮在空中，且所述圆柱形气囊111体积在确保升力的同时增大5％，计算可得所述圆柱形气囊111的高需要大于2.5m。

在一个实施例中，所述监测组件150包括电压检测装置151、电流检测装置152和温度检测装置153。所述电压监测装置151与所述汇流组件140电连接，用于对所述汇流组件140的输出电压进行监测。所述电流监测装置152与所述汇流组件140电连接，用于对所述汇流组件140的输入电流进行监测。所述温度监测装置153与所述汇流组件140电连接，用于对所述汇流组件140接线端子处的温度进行监测。

在光伏电站的调试运维期间所述汇流组件140的故障约占全部故障的20％至30％，故障率较高。通过所述监测组件150中的所述电压检测装置151可以实时检测输出电压是否正常。所述电流检测装置152可以为温度传感器，可以设置于所述汇流组件140的多个接线端子处，用于检测所述汇流组件140的内部温度。当电流、电压和温度超过安全范围会造成电路损毁等危险情况时时，所述监测组件150发送信号到所述汇流组件140内部断路器，使电路断电，降低因过热从而造成火灾的几率。

在一个实施例中，所述监测组件150还包括警报装置154，分别与所述电压监测装置151、所述电流监测装置152和所述温度监测装置153电连接，用于在出现异常时发出警报。所述警报装置154可以设置在所述汇流组件140附近。尤其当所述汇流组件140位于住宅区等人口密集地时，可以启用所述警报装置154。所述警报装置154在所述监测组件150采集到的数据进行判断，当所述监测组件150采集到的数据超出预设安全范围时，所述警报装置154发出警报，提醒对附近进行提醒。

在一个实施例中，所述悬浮太阳能发电系统100还包括保护电路160。所述电力传输装置130通过所述保护电路160与所述汇流组件140电连接，用于防止电流逆流。所述太阳能发电装置120的正极输出端经所述电流传输装置130后通过所述保护电路160。所述保护电路160包括至少一个光伏防反二极管161。所述光伏防反二极管161可以防止出现逆流烧毁硬件和电路的情况发生。

在一个实施例中，所述悬浮太阳能发电系统100还包括无线传输组件180。所述无线传输组件180分别与所述电压监测装置151、所述电流监测装置152、所述温度监测装置153和所述警报装置154电连接，用于将监测数据上传到网络。所述无线传输组件180的设置可以实现对所述监控组件150采集到的数据进行实时监控，上传到网络后可以有PC端进行查看。通过所述无线传输组件180可以显现远程监测，进一步降低所述汇流组件140的故障率。

在一个实施例中，所述悬浮太阳能发电系统100还包括固定组件170。所述固定组件170用于将所述悬浮支撑装置110固定于地面。所述固定组件170包括拉绳171和地面锚环172。所述拉绳171与所述连接板112连接，用于为所述悬浮支撑装置110提供牵引力。所述连接板112通过所述拉绳171固定于所述地面锚环172。所述拉绳171和所述地面锚环172可以进一步保证所述悬浮太阳能发电系统100可以在空中进行发电。空中发电不会影响地面建筑的采光问题。同时，当所述悬浮太阳能发电系统100升高到一定高度的时，可以减少恶劣气候和树木等对发电量的影响。此外，所述拉绳171和地面锚环172将所述悬浮太阳能发电系统100固定与地面，提高恶劣天气下的安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种悬浮太阳能发电系统，其特征在于，包括：

悬浮支撑装置(110)，能够悬浮于空中；

太阳能发电装置(120)，设置于所述悬浮支撑装置(110)；

电力传输装置(130)，与所述太阳能发电装置(120)电连接，用于传输所述太阳能发电装置(120)产生的电能；

汇流组件(140)，通过所述电力传输装置(130)与所述太阳能发电装置(120)电连接，用于汇聚所述太阳能发电装置(120)产生的电能；以及

监测组件(150)，与所述汇流组件(140)电连接，用于监测所述汇流组件(140)中的工作状态。

2.根据权利要求1所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述悬浮支撑装置(110)包括：

圆柱形气囊(111)，所述太阳能发电装置(120)黏附于所述圆柱形气囊(111)的外侧面，覆盖所述太阳能发电装置(120)的所述圆柱形气囊(111)分别与所述电力传输装置(130)电连接，用于确保所述太阳能发电装置(120)悬浮于空中；以及

连接板(112)，与所述圆柱形气囊(111)固定连接，用于为所述圆柱形气囊(111)提供支撑。

3.根据权利要求1所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述监测组件(150)包括：

电压监测装置(151)，与所述汇流组件(140)电连接，用于对所述汇流组件(140)的输出电压进行监测；

电流监测装置(152)，与所述汇流组件(140)电连接，用于对所述汇流组件(140)的输入电流进行监测；以及

温度监测装置(153)，与所述汇流组件(140)电连接，用于对所述汇流组件(140)接线端子处的温度进行监测。

4.根据权利要求3所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述监测组件(150)还包括警报装置(154)，分别与所述电压监测装置(151)、所述电流监测装置(152)和所述温度监测装置(153)电连接，用于在出现异常时发出警报。

5.根据权利要求3所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述温度监测装置(153)为温度传感器。

6.根据权利要求1所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，还包括保护电路(160)，所述电力传输装置(130)通过所述保护电路(160)与所述汇流组件(140)电连接，用于防止电流逆流。

7.根据权利要求6所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述保护电路(160)包括至少一个光伏防反二极管(161)。

8.根据权利要求2所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，还包括固定组件(170)，用于将所述悬浮支撑装置(110)固定于地面。

9.根据权利要求8所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述固定组件(170)包括：

拉绳(171)，与所述连接板(112)连接，用于为所述悬浮支撑装置(110)提供牵引力；以及

地面锚环(172)，所述连接板(112)通过所述拉绳(171)固定于所述地面锚环(172)。

10.根据权利要求4所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，还包括无线传输组件(180)，分别与所述电压监测装置(151)、所述电流监测装置(152)、所述温度监测装置(153)和所述警报装置(154)电连接，用于将监测数据上传到网络。

11.根据权利要求1所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述太阳能发电装置(120)采用CIGS材料制作。

12.根据权利要求1所述的悬浮太阳能发电系统，其特征在于，所述电力传输装置(130)为电缆。