專利名稱：太陽能發(fā)電單元及其單立柱支撐仰角調(diào)整支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于對(duì)太陽能電池板仰角進(jìn)行調(diào)整的單立柱支撐仰角調(diào)整支架及具有該單立柱支撐仰角調(diào)整支架的太陽能發(fā)電單元。
背景技術(shù)：
太陽能是一種重要的清潔能源，利用太陽能的太陽能電站，既可以是大型電站，也可以是家用小型電站。大型電站通常具有大量的太陽能發(fā)電單元，而家用小型電站只要有一兩個(gè)發(fā)電單元即可。每一個(gè)太陽能發(fā)電單元的采集太陽能的設(shè)備主要是若干太陽能電池板(或稱陣列組件)，這些太陽能電池板需要由支撐裝置支撐在地面上。并且，由于地區(qū)差異、四季變化和每一天內(nèi)不同時(shí)間的太陽照射角度變化的原因，太陽能電池板的角度需要調(diào)整，才能增加發(fā)電的效率。太陽能電池板角度的調(diào)整既包括適應(yīng)四季變化的仰角調(diào)整，也包括適用一天內(nèi)早晚變化的角度調(diào)整。然而，在我國現(xiàn)有的太陽能電池板的支撐與角度調(diào)整裝置(又稱太陽能支架)中，沒有一個(gè)完整及正規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，能用的支架分為I、固定式支架，是根據(jù)項(xiàng)目所在地的日照強(qiáng)度計(jì)算出平均每年的最大發(fā)電量，計(jì)算出相應(yīng)的支架傾角，該結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)簡單，免維護(hù)，但是因一年四季太陽高度角不一致，導(dǎo)致太陽光線和組件表面不能始終垂直，即全年發(fā)電量為接近平均值，沒有充分利用太陽能，發(fā)電量偏低。2、單軸跟蹤支架，單軸跟蹤支架根據(jù)太陽東升西落的原理，調(diào)節(jié)好參數(shù)，使太陽能電池板表面每天對(duì)著太陽，盡量地使太陽光線垂直于太陽能電池板表面，增大發(fā)電量，但該類型支架一般會(huì)配上電機(jī)傳動(dòng)裝置，增加成本，而且時(shí)間過長，電機(jī)亦容易損壞或出現(xiàn)故障。3、雙軸跟蹤支架，雙軸跟蹤支架結(jié)構(gòu)形式在單軸跟蹤的基礎(chǔ)上根據(jù)太陽高度角相關(guān)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整支架傾角，即使太陽能電池板每天每時(shí)每刻垂直太陽光線，最大限度地增大發(fā)電量，但該類型支架較單軸跟蹤系統(tǒng)更為復(fù)雜。且現(xiàn)有技術(shù)的支架一般比較笨重，鋼材用量較多，故障率高，總結(jié)來說就是性價(jià)比較低。綜上，因此需要設(shè)計(jì)一種能夠綜合考慮發(fā)電效率及設(shè)備成本，在保證支架安全的情況下仰角調(diào)節(jié)方便、高性價(jià)比的太陽能電池板的支撐與角度調(diào)整裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種單立柱支撐仰角調(diào)整支架，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能支架不能兼顧發(fā)電效率及設(shè)備成本，性價(jià)比不高的技術(shù)問題。本發(fā)明的另一目的在于提供具有本發(fā)明單立柱支撐仰角調(diào)整支架的一種太陽能發(fā)電單元。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下、
一種單立柱支撐仰角調(diào)整支架，用于太陽能發(fā)電單元中太陽能電池板的支撐與仰角調(diào)整，所述單立柱支撐仰角調(diào)整支架包括立柱，所述立柱底部為基礎(chǔ)預(yù)埋件，所述基礎(chǔ)預(yù)埋件與基礎(chǔ)地面連接，所述立柱上不同高度處分別設(shè)置有多個(gè)定位件；鉸接部，所述鉸接部包括作為鉸接軸的螺栓和所述立柱頂端固定連接的兩塊鋼板，所述鋼板上部開設(shè)有螺栓孔；連接組件，所述連接組件為框架結(jié)構(gòu)，所述連接組件包括與基礎(chǔ)地面平行的多根次梁及垂直連接于所述次梁的多根主梁，所述多根主梁之間相互平行，在所述螺栓孔中穿設(shè)所述螺栓并穿過所述主梁的縱向中點(diǎn)處與所述鋼板連接，所述次梁的上側(cè)連接與支撐所述太陽能電池板；前支撐，所述前支撐前端鉸接于所述主梁前部，后端開設(shè)有多個(gè)定位孔以從不同位置處連接所述多個(gè)定位件的其中之一；后支撐，所述后支撐的前端開設(shè)有多個(gè)定位孔以從不同位置處連接所述多個(gè)定位件的其中另一，后端鉸接于所述主梁后部。本發(fā)明的太陽能發(fā)電單元，具有本發(fā)明的單立柱支撐仰角調(diào)整支架。本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，既提供了穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)，也能夠方便快捷的進(jìn)行太陽能電池板的仰角調(diào)整，并且整個(gè)單立柱支撐仰角調(diào)整支架造價(jià)低廉，維護(hù)成本低，外觀優(yōu)美，性價(jià)比高。本發(fā)明的單立柱支撐仰角調(diào)整支架的結(jié)構(gòu)形式是在固定傾角式支架的基礎(chǔ)上，在鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行一些處理，計(jì)算出前后支撐在太陽能電池板在不同仰角所對(duì)應(yīng)的不同的支撐位置，根據(jù)季節(jié)不同進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，固定好支架，使太陽能電池板仰角進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，增加發(fā)電量。本發(fā)明是介于固定式和單軸跟蹤式之間的一種類型支架，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，成本在兩者之間，而性價(jià)比卻提高的許多。本發(fā)明單立柱仰角調(diào)整支架的鋼材用量和固定式支架差不多，但是發(fā)電量較固定式提高5%左右，以3(MW光伏發(fā)電項(xiàng)目為例，每年提高21萬度電左右，以電池組件壽命25年計(jì)算，可多發(fā)電525萬度。


圖I-圖3為本發(fā)明實(shí)施例的太陽能發(fā)電單元及單立柱支撐仰角調(diào)整支架位于不同仰角的左視示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的太陽能發(fā)電單元及單立柱支撐仰角調(diào)整支架的后視示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的單立柱支撐仰角調(diào)整支架中鉸接部的示意圖。圖6為圖5中的L-L剖視圖。
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。如圖I-圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例的太陽能發(fā)電單元，包括太陽能電池板7及本發(fā)明實(shí)施例的單立柱支撐仰角調(diào)整支架。這里所說的前后，是以太陽能電池板7面向陽光的一側(cè)為前，反之一側(cè)為后。前后方向確定之后，左右也就隨之確定。下面具體介紹本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的單立柱支撐仰角調(diào)整支架。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，包括立柱I、鉸接部2、連、接組件3、前支撐41和后支撐42，以下逐一對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行詳細(xì)介紹。立柱I與基礎(chǔ)地面垂直設(shè)置，立柱I底部具有基礎(chǔ)預(yù)埋件(或者地樁)10，基礎(chǔ)預(yù)埋件10的作用是增大與基礎(chǔ)地面的接觸面積，增加穩(wěn)定性，不同立柱的基礎(chǔ)預(yù)埋件10可以連成一體，進(jìn)一步增加穩(wěn)定性。立柱I通過基礎(chǔ)預(yù)埋件10固定連接于基礎(chǔ)地面。立柱I底部與基礎(chǔ)預(yù)埋件10焊接。立柱I上不同高度處設(shè)置有三個(gè)螺栓孔(圖中未示出)，用以對(duì)前支撐41和后支撐42進(jìn)行定位。當(dāng)然，也可以采用螺栓孔以外的其他定位件對(duì)前支撐41和后支撐42進(jìn)行定位。三個(gè)螺栓孔分別以其高度區(qū)分為上螺栓孔、中螺栓孔和下螺栓孔。如圖I、圖5和圖6所示，立柱I與連接組件3之間的鉸接部2設(shè)置于立柱I的頂端，用于和連接及支撐太陽能電池板7的連接組件3相鉸接。也就是說，連接組件3下側(cè)連接于鉸接部2，上側(cè)用以連接及支撐太陽能電池板7。如圖I-圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例的太陽能發(fā)電單元及單立柱支撐仰角調(diào)整支架，連接組件3為框架結(jié)構(gòu)，連接組件3包括主梁31和次梁32，主梁31垂直于次梁32。主梁31與立柱I在同一平面內(nèi)，即使主梁31沿鉸接部2的鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，主梁31也始終與立柱I在同一平面內(nèi)，這一平面與地面相垂直。主梁31為一根或多根，而次梁32平行于地面設(shè)置，次梁32可為兩根或兩根以上，通常為偶數(shù)。如圖3所示，太陽能電池板7固定連接在一對(duì)次梁32上。鉸接部2是與主梁31相鉸接，且鉸接部2的位置是在主梁31縱向中心點(diǎn)處。如圖I、圖5和圖6所示，鉸接部2包括焊接鋼板21和螺栓20，焊接鋼板21焊接于立柱I頂部的左右兩個(gè)側(cè)面，其間距大于主梁31的寬度，在焊接鋼板21的上部開設(shè)有螺栓孔，在螺栓孔內(nèi)穿設(shè)螺栓20以作為主梁31與立柱I鉸接的鉸接軸。因?yàn)殂q接部2上方的連接組件3與太陽能電池板7的荷載不重，因此螺栓20起到鉸接軸即轉(zhuǎn)動(dòng)軸的作用，而且主梁31重心位于立柱I的位置，因此不需要較大外力的情況下就很容易的能使連接組件3及太陽能電池板7旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)仰角調(diào)整。如圖I-圖4所示，在不進(jìn)行仰角調(diào)整時(shí)，對(duì)連接組件3和太陽能電池板7起到支撐作用的還有前支撐41和后支撐42，前支撐41前端鉸接于主梁31前部，在主梁31與最下端的次梁32連接位置的內(nèi)側(cè)，如圖4所示，因?yàn)閳D4是后視圖，因此圖4中前支撐41、后支撐42是設(shè)置在主梁31的左側(cè)，當(dāng)然，前支撐41、后支撐42也可設(shè)置在主梁31的右側(cè)。前支撐41的后端開設(shè)有兩個(gè)定位孔，分別為后一定位孔411、后二定位孔412，以從不同位置處連接三個(gè)螺栓孔的其中之一，主要是中螺栓孔。后支撐42的前端開設(shè)有三個(gè)定位孔，分別為前一定位孔421、前二定位孔422和前三定位孔423，以從不同位置處連接三個(gè)螺栓孔的其中另一，主要是上螺栓孔和下螺栓孔，后支撐42后端鉸接于主梁31后部，鉸接點(diǎn)的具體位置是在主梁31與最上端的次梁32連接位置的內(nèi)側(cè)。定位孔421、前二定位孔422和前三定位孔423均優(yōu)選的為長孔。如圖I-圖3所示，前支撐41和后支撐42均可為角鋼材質(zhì)，前支撐41和后支撐42至少具有三種不同的連接方式，在三種不同的連接方式下太陽能電池板7與基礎(chǔ)地面的夾角為16度、36度和56度，從而實(shí)現(xiàn)了太陽能電池板7的仰角的調(diào)整。上述夾角也可在1-2度內(nèi)上下浮動(dòng)。如圖I所示，在太陽能電池板7與基礎(chǔ)地面的夾角為16度的狀態(tài)下，在前二定位孔412中穿設(shè)螺栓并將螺栓定位于上螺栓孔中，在后三定位孔423中穿設(shè)螺栓并將螺栓定、位于中螺栓孔；在太陽能電池板7與基礎(chǔ)地面的夾角為36度的狀態(tài)下，在前二定位孔412中穿設(shè)螺栓并將螺栓定位于下螺栓孔中，在后二定位孔422中穿設(shè)螺栓并將螺栓定位于中螺栓孔，在太陽能電池板7與基礎(chǔ)地面的夾角為56度的狀態(tài)下，在前一定位孔411中穿設(shè)螺栓并將螺栓定位于下螺栓孔中，在后一定位孔421中穿設(shè)螺栓并將螺栓定位于中螺栓孔。如圖I-圖4所示，立柱I可為三套，相配套的，主梁31為三根，中間的立柱I的后側(cè)面和中間的主梁31的下側(cè)面上分別設(shè)置有用于安裝推桿8的兩安裝座82、81。而相鄰兩立柱I之間可交叉連接有連接拉筋61，連接拉筋61上連接有花籃螺絲60，通過調(diào)節(jié)可以拉緊連接拉筋61，連接拉筋61的兩端連接在立柱I左右兩側(cè)的連接座62上，連接拉筋61可以使多個(gè)立柱I之間形成一個(gè)整體，增強(qiáng)連接穩(wěn)定性。本發(fā)明的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，沒有采用機(jī)加工件，全部為標(biāo)準(zhǔn)型材通過焊接和螺栓連接而成，有效地降低了加工難度，同時(shí)安裝及調(diào)節(jié)時(shí)非常方便，調(diào)節(jié)傾角時(shí)，將前支撐41和后支撐42連接的螺栓松開，在每個(gè)太陽能發(fā)電單元中間立柱I上的安裝座81上固定好手動(dòng)推桿8 (手動(dòng)推桿的原理可為蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)或齒輪調(diào)速機(jī)構(gòu))，手動(dòng)推桿8頂部可通過螺栓鉸接于主梁31的安裝座82，轉(zhuǎn)動(dòng)推桿8的手輪(蝸輪或齒輪的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))調(diào)節(jié)好相應(yīng)角度位置后固定前支撐41與后支撐42，取下手動(dòng)推桿8，手動(dòng)推桿還可用于其他太陽能電池發(fā)電單元的相同操作，提高了手動(dòng)推桿的使用效率，降低了整個(gè)太陽能電站的運(yùn)行成本?；蛘咴趦啥说牧⒅?，直接人工手動(dòng)旋轉(zhuǎn)主梁31，調(diào)節(jié)好位置后固定前支撐41與后支撐42，達(dá)到仰角可調(diào)效果。本發(fā)明實(shí)施例的單立柱支撐仰角調(diào)整支架安裝步驟如下將制作好的立柱I焊接于基礎(chǔ)預(yù)埋件10上，因基礎(chǔ)施工誤差較大，在焊接前要調(diào)整好立柱I高度，使主梁31在同一個(gè)平面上，盡可能地保證同心度，其次將主梁31和立柱I用螺栓20連接，將前支撐41與后支撐42固定于主梁31及立柱I上，然后將次梁32連接于主梁31上，安裝太陽能電池板
7,完成整套單立柱支撐仰角調(diào)整支架的安裝。本發(fā)明實(shí)施例的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，對(duì)于仰角的調(diào)整頻率例如可為一年四次，例如春季、夏季、秋季和冬季各一次。也可每一個(gè)月、兩個(gè)月進(jìn)行一次調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，既提供了穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)，也能夠方便快捷的進(jìn)行太陽能電池板的仰角調(diào)整，并且整個(gè)單立柱支撐仰角調(diào)整支架造價(jià)低廉，維護(hù)成本低，外觀優(yōu)美，性價(jià)比高。本發(fā)明的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，在相應(yīng)的角度位置，固定好前支撐41和后支撐42，即可非常方便地進(jìn)行太陽能電池板仰角調(diào)整并固定支架，達(dá)到相當(dāng)好的效果。同時(shí)該仰角可調(diào)支架，完全滿足不同季節(jié)的仰角角度的需求，可不受項(xiàng)目地的限制，具有非常好的通用性，而且外觀簡潔大方。該支架的鋼材用量和固定式支架差不多，但是發(fā)電量較固定式提高5%左右，以3(MW光伏發(fā)電項(xiàng)目為例，每年提高21萬度電左右，以電池組件壽命25年計(jì)算，可多發(fā)電525萬度。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下所作的更動(dòng)與潤飾，均屬本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種單立柱支撐仰角調(diào)整支架，用于太陽能發(fā)電單元中太陽能電池板的支撐與仰角調(diào)整，其特征在于，所述單立柱支撐仰角調(diào)整支架包括 立柱，所述立柱底部為基礎(chǔ)預(yù)埋件，所述基礎(chǔ)預(yù)埋件與基礎(chǔ)地面連接，所述立柱上不同高度處分別設(shè)置有多個(gè) 定位件； 鉸接部，所述鉸接部包括作為鉸接軸的螺栓和所述立柱頂端固定連接的兩塊鋼板，所述鋼板上部開設(shè)有螺栓孔； 連接組件，所述連接組件為框架結(jié)構(gòu)，所述連接組件包括與基礎(chǔ)地面平行的多根次梁及垂直連接于所述次梁的多根主梁，所述多根主梁之間相互平行，在所述螺栓孔中穿設(shè)所述螺栓并穿過所述主梁的縱向中點(diǎn)處與所述鋼板連接，所述次梁的上側(cè)連接與支撐所述太陽能電池板； 前支撐，所述前支撐前端鉸接于所述主梁前部，后端開設(shè)有多個(gè)定位孔以從不同位置處連接所述多個(gè)定位件的其中之一； 后支撐，所述后支撐的前端開設(shè)有多個(gè)定位孔以從不同位置處連接所述多個(gè)定位件的其中另一，后端鉸接于所述主梁后部。
2.如權(quán)利要求I所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，其特征在于，所述前支撐和所述后支撐具有三種不同的連接方式，在三種不同的連接方式下所述太陽能電池板與基礎(chǔ)地面的夾角為16度、36度和56度。
3.如權(quán)利要求2所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，其特征在于，所述定位件包括不同高度處的上定位件、中定位件及下定位件，所述前支撐具有后一定位孔和后二定位孔，所述后支撐具有前一定位孔、前二定位孔和前三定位孔。
4.如權(quán)利要求3所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，其特征在于，所述夾角為16度的狀態(tài)下，所述前二定位孔連接于所述上定位件，所述后三定位孔連接于所述中定位件，所述夾角為36度的狀態(tài)下，所述前二定位孔連接于所述下定位件，所述后二定位孔連接于所述中定位件，所述夾角為56度的狀態(tài)下，所述前一定位孔連接于所述下定位件，所述后一定位孔連接于所述中定位件。
5.如權(quán)利要求4所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，其特征在于，所述前支撐和所述后支撐為角鋼材質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，其特征在于，所述立柱為三套，所述主梁為三根，中間的所述立柱的后側(cè)面和中間的所述主梁的下側(cè)面上分別設(shè)置有用于安裝推桿的兩安裝座。
7.如權(quán)利要求5所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，其特征在于，所述定位件為開設(shè)于所述立柱上的螺栓孔。
8.如權(quán)利要求7所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，其特征在于，相鄰兩立柱之間交叉連接有連接拉筋，所述連接拉筋上連接有花籃螺絲。
9.如權(quán)利要求6所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架，所述后支撐上的定位孔為長孔。
10.一種太陽能發(fā)電單元，其特征在于，所述太陽能發(fā)電單元包括權(quán)利要求1-9任一所述的單立柱支撐仰角調(diào)整支架。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單立柱支撐仰角調(diào)整支架及太陽能發(fā)電單元，用于太陽能發(fā)電單元中太陽能電池板的支撐與仰角調(diào)整，其包括立柱，底部為基礎(chǔ)預(yù)埋件，基礎(chǔ)預(yù)埋件與基礎(chǔ)地面連接，立柱上設(shè)置有多個(gè)定位件；鉸接部，包括螺栓和立柱頂端固定連接的兩塊鋼板，鋼板上部開設(shè)有螺栓孔；連接組件，為框架結(jié)構(gòu)，包括多根次梁及垂直連接于次梁的多根主梁，在螺栓孔中穿設(shè)螺栓并穿過主梁的縱向中點(diǎn)處與鋼板連接，次梁上側(cè)連接與支撐太陽能電池板；前支撐，前端鉸接于主梁前部，后端開設(shè)有多個(gè)定位孔以從不同位置處連接多個(gè)定位件；后支撐，前端開設(shè)有多個(gè)定位孔以從不同位置處連接多個(gè)定位件，后端鉸接于主梁后部。本發(fā)明操作方便且性價(jià)比高。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102751350SQ20121026160
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者李君華, 艾方, 陳小剛, 高殿軍 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科盛太陽能科技有限責(zé)任公司