CN220653240U - 一种敷设于立面的模块化立体光伏单元及其并网光储系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种敷设于立面的模块化立体光伏单元，包括上部的一块梯形光伏板、左侧的一块三角形光伏板Ⅰ、右侧的一块三角形光伏板Ⅱ和下部的一块梯形玻璃板，梯形光伏板、三角形光伏板Ⅰ、三角形光伏板Ⅱ和梯形玻璃板，在建筑立面上构成五面体，底部分别通过固定支架Ⅰ、固定支架Ⅱ、固定支架Ⅲ和固定支架Ⅳ与建筑立面连接，三角形光伏板Ⅰ通过左侧角形连接架与梯形光伏板和梯形玻璃板连接，三角形光伏板Ⅱ通过右侧角形连接架与梯形光伏板和梯形玻璃板连接，梯形光伏板和梯形玻璃板的顶部对接。本实用新型还公开了一种基于上述模块化立体光伏单元的并网光储系统。本实用新型能够高效利用太阳能资源、提升建筑立面光伏系统整体发电性能。

Description

一种敷设于立面的模块化立体光伏单元及其并网光储系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，特别是一种敷设于立面的模块化立体光伏单元及其并网光储系统。

背景技术

随着全球能源需求的不断增长和环境污染的日益加重，寻找替代传统化石能源的清洁、可再生能源变得越来越重要。太阳能作为一种无污染、可再生的能源，在全球范围内逐渐受到广泛关注和应用。在众多太阳能的利用途径中，光伏发电是目前应用较为广泛的方式之一。在建筑领域，光伏发电已经被广泛应用，实现了与建筑的结合，这是一种具有重要意义的建筑可持续发展方式。光伏发电在建筑中的应用形式主要包括屋顶、遮阳和立面。光伏组件在立面中的应用一般分为两种方式，一种是嵌入式，即将光伏组件作为一种建筑材料与建筑本体结合集成为有机整体；另一种是表面敷设式，即将光伏组件利用支架固定敷设在立面上。这两种方式通过合理的设计均可以起到良好的保温和节能作用，同时也能将太阳能转化为电能为建筑所利用。

光伏组件与建筑立面传统的结合方式一般为平行敷设，即将光伏板平行敷设在建筑立面。由于这种敷设方式未考虑到一天中太阳轨迹的变化，致使光伏面板接收到的太阳辐射不多，也由此导致这种敷设方式存在较多的问题，如光伏系统的单位年发电量较小、太阳能资源利用率较低、整体经济性较差等。因此，需要一种新型立面敷设单元来提高建筑立面的整体发电性能。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够高效利用太阳能资源、提升建筑立面光伏系统整体发电性能的敷设于立面的模块化立体光伏单元及其并网光储系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种敷设于立面的模块化立体光伏单元，包括位于上部的一块梯形光伏板、位于左侧的一块三角形光伏板Ⅰ、位于右侧的一块三角形光伏板Ⅱ和位于下部的一块梯形玻璃板，所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ、所述三角形光伏板Ⅱ和所述梯形玻璃板，在建筑立面上构成五面体，底部分别通过固定支架Ⅰ、固定支架Ⅱ、固定支架Ⅲ和固定支架Ⅳ与建筑立面连接，所述三角形光伏板Ⅰ通过左侧角形连接架与所述梯形光伏板和所述梯形玻璃板连接，所述三角形光伏板Ⅱ通过右侧角形连接架与所述梯形光伏板和所述梯形玻璃板连接，所述梯形光伏板和所述梯形玻璃板的顶部对接。

所述固定支架Ⅰ、所述固定支架Ⅱ、所述固定支架Ⅲ和所述固定支架Ⅳ分别设有与所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅱ吻合的嵌槽Ⅰ，在所述左侧角形连接架的内侧设有分别与所述梯形光伏板、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅰ吻合的嵌槽Ⅱ，在所述右侧角形连接架的内侧设有分别与所述梯形光伏板、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅱ吻合的嵌槽Ⅲ，所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅱ均采用紧定螺钉固定。

所述梯形玻璃板是由钢化玻璃板制成的。

所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ和所述三角形光伏板Ⅱ都是由光伏组件连接而成的，所述光伏组件是由单晶硅或多晶硅制成的。

所述固定支架Ⅰ、所述固定支架Ⅱ、所述固定支架Ⅲ和所述固定支架Ⅳ以及所述左侧角形连接架和所述右侧角形连接架都是采用不锈钢材质制成的。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种基于上述模块化立体光伏单元的并网光储系统，包括依次连接的所述模块化立体光伏单元、汇流箱和逆变器，所述逆变器与蓄电池、负载和电网连接，所述蓄电池与所述负载和电网连接，所述负载与电网连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1)模块化立体光伏单元通过采用不同朝向的光伏面板和透明玻璃板的组合，能够更好地捕捉和利用太阳能资源，可以大幅提升建筑立面光伏发电系统整体性能，提高光伏组件的年发电量。相较于传统的平板式立面敷设单元，单位(立面)面积下的光伏组件发电量显著增加。

2)节省占用建筑立面面积：模块化立体光伏单元的设计充分考虑到建筑立面的布局和太阳轨迹的变化，使得光伏单元可以在有限的空间内实现高效的能量转换，节省了建筑立面的利用面积。

3)增强系统稳定性：根据并网光储系统控制策略，当光伏发电量大于建筑的实时负荷时，光伏直接给建筑负载供电，当蓄电池未充满时，满足负荷后光伏系统多余的电力为蓄电池充电，蓄电池充满时，光伏系统多余电力卖给电网；在光伏发电量不足以供给负载时，且蓄电池电量足以供给实时光伏发电量与负载的差值时，使用蓄电池与光伏一同供给，当仍不足时，剩余部分由电网补足。通过引入并网光储系统可以将多余的电力储存到蓄电池或输送给电网，从而满足建筑用电需求。这样可以平衡光伏系统发电与负载用电之间的关系，提高系统的稳定性和可靠性。

4)安装和维护简便：模块化立体光伏单元采用装配式结构，只需按照从立面固定支架开始依次向外安装即可，安装简便，高效稳定，节省占地面积。同时，光伏组件和透明玻璃板之间的拼接结构，也使得安装和维护变得更加简便。

5)满足室内采光需求：由于下板为透明玻璃板，因此，当模块化立体光伏单元固定在建筑的窗户部位时，室外阳光可以透过玻璃板照射到室内，以此满足建筑室内的光照需求。

附图说明

图1为本实用新型模块化立体光伏单元的后视图；

图2为本实用新型模块化立体光伏单元的前视图；

图3为本实用新型模块化立体光伏单元的示意图；

图4为本实用新型模块化立体光伏单元的角形连接架示意图；

图5为本实用新型模块化立体光伏单元的固定支架示意图；

图6为本实用新型模块化立体光伏单元的拼装示意图；

图7为本实用新型光储并网系统的示意图。

图中：1-1、梯形光伏板；1-2、三角形光伏板Ⅰ；1-3、梯形玻璃板；1-4、三角形光伏板Ⅱ；2-1、固定支架Ⅰ；2-2、固定支架Ⅱ；2-3、固定支架Ⅲ；2-4、固定支架Ⅳ；3-1、左侧角形连接架；3-2、右侧角形连接架；4、模块化立体光伏单元；5、汇流箱；6、逆变器；7、蓄电池；8、电网；9、负载。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图6，一种敷设于立面的模块化立体光伏单元，包括位于上部的一块梯形光伏板1-1、位于左侧的一块三角形光伏板Ⅰ1-2、位于右侧的一块三角形光伏板Ⅱ1-4和位于下部的一块梯形玻璃板1-3，所述梯形光伏板1-1、所述三角形光伏板Ⅰ1-2、所述梯形玻璃板1-3和所述三角形光伏板Ⅱ1-4，在建筑立面上构成五面体，底部分别通过固定支架Ⅰ2-1、固定支架Ⅱ2-2、固定支架Ⅲ2-3和固定支架Ⅳ2-4与建筑立面连接，所述三角形光伏板Ⅰ1-2通过左侧角形连接架3-1与所述梯形光伏板1-1和所述梯形玻璃板1-4连接，所述三角形光伏板Ⅱ1-4通过右侧角形连接架3-2与所述梯形光伏板1-1和所述梯形玻璃板1-4连接，所述梯形光伏板1-1和所述梯形玻璃板1-4的顶部对接。

上述模块化立体光伏单元由三块光伏板和一块透明玻璃板通过连接支架拼装而成，再通过固定支架将其固定到建筑立面上，通过在建筑立面的一个点位上设置不同方位的三块光伏板，通过优化各个面板的倾角、方位角及面积配比，能够高效利用太阳能资源、提升建筑立面光伏系统整体发电性能。

本实施例更加优选的方案如下：

所述固定支架Ⅰ2-1、所述固定支架Ⅱ2-2、所述固定支架Ⅲ2-3和所述固定支架Ⅳ2-4分别设有与所述梯形光伏板1-1、所述三角形光伏板Ⅰ1-2、所述梯形玻璃板1-3和所述三角形光伏板Ⅱ1-4吻合的嵌槽Ⅰ，在所述左侧角形连接架3-1的内侧设有分别与所述梯形光伏板1-1、所述梯形玻璃板1-3和所述三角形光伏板Ⅰ1-2吻合的嵌槽Ⅱ，在所述右侧角形连接架3-2的内侧设有分别与所述梯形光伏板1-1、所述梯形玻璃板1-3和所述三角形光伏板Ⅱ1-2吻合的嵌槽Ⅲ，所述梯形光伏板1-1、所述三角形光伏板Ⅰ1-2、所述梯形玻璃板1-3和所述三角形光伏板Ⅱ1-4均采用紧定螺钉固定，组装简便，结构稳定。

所述梯形玻璃板1-4是由钢化玻璃板制成的，具有良好的抗风压性能。

所述梯形光伏板1-1、所述三角形光伏板Ⅰ1-2和所述三角形光伏板Ⅱ1-4都是由光伏组件联成的，所述光伏组件是由单晶硅或多晶硅制成的。

所述固定支架Ⅰ2-1、所述固定支架Ⅱ2-2、所述固定支架Ⅲ2-3和所述固定支架Ⅳ2-4以及所述左侧角形连接架3-1和所述右侧角形连接架3-2都是采用不锈钢材质制成的，安装结构坚固可靠，可以防止锈蚀，延长使用寿命。

请参阅图7，一种基于上述模块化立体光伏单元的并网光储系统，包括依次连接的所述模块化立体光伏单元4、汇流箱5和逆变器6，所述逆变器6与蓄电池7、负载9和电网8连接，所述蓄电池7与所述负载9和电网8连接，所述负载9与电网8连接。

当太阳照射在模块化立体光伏单元4上时，光伏系统会产生直流电，经过汇流箱5汇流后，直流电被传输到逆变器6，逆变器6将直流电转换为交流电，经逆变器转换后的交流电可以传输给蓄电池7、电网8、负载9。为保障系统中负荷的需求，当光伏系统逐时发电量大于负载逐时负荷时，光伏系统直接给负载供电；光伏系统逐时发电量满足负载逐时负荷且有剩余时，若蓄电池未充满时，光伏系统将多余的电力输送给蓄电池，为蓄电池充电，若蓄电池充满时，光伏系统多余电力输送给给电网；当光伏发电量不足以供给负载时，且蓄电池电量大于光伏系统逐时发电量与负载负荷的差值时，使用蓄电池与光伏一同供给，当仍不足时，剩余部分由电网补足。这样，系统可以根据需要实现光伏发电、电池储能、电网保障、负载用电协同作用的功能。

在实际应用中，根据建筑的地理位置、建筑立面朝向和太阳轨迹的变化，确定该光伏单元的几何结构和尺寸，通过改变光伏板和透明玻璃板的倾角、方位角及面积配比来实现该光伏单元发电性能最优，这种方式的优势在于系统可以充分利用太阳能资源，提高光伏系统的发电效率。相较于传统敷设于建筑立面的平板式光伏单元，模块化立体光伏单元单位建筑面积下光伏组件的年发电量显著增加，同时也节省了立面的利用面积。此外，光伏并网和储能系统的引入还增强了系统中负载用电的稳定性，使建筑能够更稳定、高效地利用太阳能资源。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种敷设于立面的模块化立体光伏单元，其特征在于，包括位于上部的一块梯形光伏板、位于左侧的一块三角形光伏板Ⅰ、位于右侧的一块三角形光伏板Ⅱ和位于下部的一块梯形玻璃板，所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ、所述三角形光伏板Ⅱ和所述梯形玻璃板，在建筑立面上构成五面体，底部分别通过固定支架Ⅰ、固定支架Ⅱ、固定支架Ⅲ和固定支架Ⅳ与建筑立面连接，所述三角形光伏板Ⅰ通过左侧角形连接架与所述梯形光伏板和所述梯形玻璃板连接，所述三角形光伏板Ⅱ通过右侧角形连接架与所述梯形光伏板和所述梯形玻璃板连接，所述梯形光伏板和所述梯形玻璃板的顶部对接。

2.根据权利要求1所述的敷设于立面的模块化立体光伏单元，其特征在于，所述固定支架Ⅰ、所述固定支架Ⅱ、所述固定支架Ⅲ和所述固定支架Ⅳ分别设有与所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅱ吻合的嵌槽Ⅰ，在所述左侧角形连接架的内侧设有分别与所述梯形光伏板、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅰ吻合的嵌槽Ⅱ，在所述右侧角形连接架的内侧设有分别与所述梯形光伏板、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅱ吻合的嵌槽Ⅲ，所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ、所述梯形玻璃板和所述三角形光伏板Ⅱ均采用紧定螺钉固定。

3.根据权利要求1所述的敷设于立面的模块化立体光伏单元，其特征在于，所述梯形玻璃板是由钢化玻璃板制成的。

4.根据权利要求1所述的敷设于立面的模块化立体光伏单元，其特征在于，所述梯形光伏板、所述三角形光伏板Ⅰ和所述三角形光伏板Ⅱ都是由光伏组件连接而成的，所述光伏组件是由单晶硅或多晶硅制成的。

5.根据权利要求1所述的敷设于立面的模块化立体光伏单元，其特征在于，所述固定支架Ⅰ、所述固定支架Ⅱ、所述固定支架Ⅲ和所述固定支架Ⅳ以及所述左侧角形连接架和所述右侧角形连接架都是采用不锈钢材质制成的。

6.一种基于权利要求1所述模块化立体光伏单元的并网光储系统，其特征在于，包括依次连接的所述模块化立体光伏单元、汇流箱和逆变器，所述逆变器与蓄电池、负载和电网连接，所述蓄电池与所述负载和电网连接，所述负载与电网连接。