專利名稱：一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種跟蹤式光伏發(fā)電裝置，特別是一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置。
技術(shù)背景光伏發(fā)電是目前全世界積極發(fā)展的一種可再生能源，它是人類未來能源的希望。 由于光伏材料，特別是高純多晶硅的價(jià)格昂貴，目前光伏發(fā)電設(shè)備的投入成本依然高于化石能源，光伏發(fā)電的設(shè)備回收期較長(zhǎng)。為了提高光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，科學(xué)家和工程師設(shè)法提高光伏發(fā)電裝置的發(fā)電效率、發(fā)電量、提高光伏發(fā)電設(shè)備的可靠性、減少占地面積和降低建設(shè)成本。為了提高平板光伏電池組件的發(fā)電量，人們發(fā)明了太陽跟蹤器， 使光伏電池組件的受光面一直朝向太陽以減少余弦效應(yīng)、增加發(fā)電量。理論計(jì)算顯示，雙軸跟蹤式的光伏發(fā)電裝置在北緯地區(qū)的年發(fā)電量最高，比水平方向固定的光伏發(fā)電裝置高出 50%，比單軸跟蹤式的光伏發(fā)電裝置高15 20%。然而，增加雙軸跟蹤功能是要付出代價(jià)的，其中的經(jīng)濟(jì)技術(shù)問題包括1.雙軸跟蹤器增加了設(shè)備成本，一般為5 6元/Wp ；2.由于涉及兩個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)，而且兩個(gè)轉(zhuǎn)軸是互相垂直的，因此傳統(tǒng)的雙軸跟蹤器是在空中旋轉(zhuǎn)一個(gè)裝著光伏電池組件的大平面，在跟蹤的過程中，雙軸跟蹤光伏發(fā)電設(shè)備的影子是比較長(zhǎng)、在地面投影的范圍比較寬，因此在安裝多臺(tái)雙軸跟蹤光伏發(fā)電設(shè)備時(shí)，相鄰的雙軸跟蹤光伏發(fā)電設(shè)備(前后左右，或者東西南北方向)必須保持一定的間距 (緯度越高間距越大)，大幅度的增加了土地的使用面積。按傳統(tǒng)的雙軸跟蹤光伏發(fā)電站的土地使用率為50m2/Wp，相比固定平板光伏發(fā)電站的20m2/Wp，土地的成本增加了 250%。另一方面，在空間有限的情況下，比如屋頂電站，傳統(tǒng)的雙軸跟蹤光伏發(fā)電設(shè)備也限制了光伏發(fā)電站的裝機(jī)容量。3.如上所述，傳統(tǒng)的雙軸跟蹤光伏發(fā)電設(shè)備在空中旋轉(zhuǎn)大面積的平板，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的原因，需要考慮采取更加堅(jiān)固、能減少變形量的設(shè)計(jì)，這將導(dǎo)致基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)成本增加。在我國，許多陽光資源很好的地方，往往其風(fēng)資源也比較豐富(風(fēng)大有利光伏發(fā)電，因?yàn)楣夥姵匕宓玫胶芎玫纳?，光伏電池板的溫度越高發(fā)電效率越低)，比如內(nèi)蒙古的草原，甘肅敦煌的荒漠，設(shè)備的抗風(fēng)能力更加需要加強(qiáng)。4.為了減少土地的占用面積，傳統(tǒng)的雙軸太陽跟蹤系統(tǒng)的布局以犧牲一些跟蹤時(shí)間(即早晨較早的時(shí)段和下午較晚的時(shí)段)，以縮小雙軸太陽跟蹤器之間的間距。在春、夏和秋天的時(shí)候，特別是在夏天，這個(gè)被犧牲的時(shí)段的潛在發(fā)電量其實(shí)還是相當(dāng)可觀的，理論計(jì)算顯示這時(shí)段有5 10%的電量增益潛能。5.在屋頂光伏發(fā)電的應(yīng)用中，房頂?shù)娘L(fēng)壓比較大，光伏發(fā)電裝置的支撐架和基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)，然而房頂不適合安裝大型水泥基礎(chǔ)，因此不適合安裝結(jié)構(gòu)高大的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一般使用固定式、貼著屋頂安裝的光伏發(fā)電裝置。以下對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的幾種類型的跟蹤式光伏發(fā)電裝置作評(píng)論。[0010]圖1給出類一型的雙軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)也被稱為T型的雙軸跟蹤器，其主要部件包括一個(gè)光伏電池組件陣列1、一個(gè)方位角旋轉(zhuǎn)軸2、一個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸3、和一個(gè)基礎(chǔ) 10。方位角旋轉(zhuǎn)軸與天頂方向ζ軸9平行，旋轉(zhuǎn)軸3和地平線5平行，整體的結(jié)構(gòu)如一個(gè)T 字插在地面(N北，S南，E東，W西)4上。圖10給出太陽26相對(duì)于地面4的坐標(biāo)，由太陽方位角As 27和太陽高低角as 28來表述。在進(jìn)行太陽跟蹤的時(shí)候，方位角旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)角為Ah) 1轉(zhuǎn)到Ah等于太陽方位角As的位置，仰角旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)角為βΗ)2轉(zhuǎn)到光伏電池組件陣列傾角βΗ 6等于90°減去太陽高低角位置，βΗ = 90° -as。美國專利申請(qǐng)公開號(hào)US2011/0041834A1給出了這類跟蹤器的典型例子。其缺點(diǎn)是1.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，重心落在接近方位角旋轉(zhuǎn)軸頂部的位置， 側(cè)風(fēng)力對(duì)基礎(chǔ)形成的傾覆力矩大，要求基礎(chǔ)10做的大而堅(jiān)固，基礎(chǔ)成本高，同時(shí)受側(cè)風(fēng)影響時(shí)，結(jié)構(gòu)的變形量較大，整體抗風(fēng)能力較差；2.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，造成對(duì)周邊地面的投影范圍廣闊，在多臺(tái)跟蹤器的應(yīng)用中，要求的占地面積大，造成土地成本高；3.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，安裝時(shí)需要用吊車，安裝成本高，清掃和維護(hù)成本也高。圖2給出類二型的雙軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是對(duì)類一型進(jìn)行改進(jìn)，滾輪12和地面軌道13的結(jié)合應(yīng)用加強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，允許安裝更大面積的光伏電池組件陣列 1，特別是增加光伏電池組件陣列寬度17。其缺點(diǎn)是1.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，造成對(duì)周邊地面的投影范圍廣闊，在多臺(tái)跟蹤器的應(yīng)用中要求的占地面積大，土地成本高；2.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，安裝時(shí)需要用吊車，安裝成本高，維護(hù)成本也高。3.露天(不密封)的滾輪12和地面軌道13容易因?yàn)槟嗤粱蛘咂渌鈦砦飳L輪卡死或者增加摩擦力，引起方位角旋轉(zhuǎn)軸2的電機(jī)過載燒壞，影響跟蹤系統(tǒng)的可靠性。圖3給出類三型的單軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)，這是類一型雙軸跟蹤器的加強(qiáng)型簡(jiǎn)化版本，采用方位角單軸跟蹤結(jié)構(gòu)，其方位角旋轉(zhuǎn)軸2采用筋骨支撐結(jié)構(gòu)的方式加固了，整體的抗風(fēng)能力加強(qiáng)了。其缺點(diǎn)是1.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，重心落在接近方位角旋轉(zhuǎn)軸頂部的位置， 側(cè)風(fēng)力對(duì)基礎(chǔ)形成的傾覆力矩大，要求基礎(chǔ)10做的大和堅(jiān)固；2.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，造成對(duì)周邊地面的投影范圍廣闊，在多臺(tái)跟蹤器的應(yīng)用中要求的占地面積大，土地成本高；3.其光伏電池組件陣列高度H 8太高，安裝時(shí)需要用吊車，安裝成本高，維護(hù)成本也高。圖4給出類四型的雙軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)，這是一種級(jí)向跟蹤方式的跟蹤器，其跟蹤軸分別是極向軸11和太陽傾角旋轉(zhuǎn)軸15 ；極向軸11指向北極星，其軸向和地球的旋轉(zhuǎn)軸平行(與地平線5構(gòu)成的夾角Φ為當(dāng)?shù)鼐暥?；太陽傾角旋轉(zhuǎn)軸15和極向軸11垂直；跟蹤太陽時(shí)，太陽傾角旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角等于太陽的傾角Ss，極向軸11的轉(zhuǎn)角ω等于太陽時(shí)。美國專利號(hào)US7554030B2給出了這種類型跟蹤器的技術(shù)方案。其缺點(diǎn)是1.在緯度高的地區(qū)其光伏電池組件陣列高度H 8比較大，地面投影的范圍也相對(duì)
4增加，對(duì)占地面積的要求雖然比類一型至四型小但比固定平板組件大；2.這種結(jié)構(gòu)只適合用于裝機(jī)容量小的光伏發(fā)電裝置，比如< 2kWp的系統(tǒng)。圖5給出類五型的單軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗風(fēng)能力好，基礎(chǔ)要求小，占地面積小。其跟蹤軸只有一根南北向旋轉(zhuǎn)軸16，在跟蹤的時(shí)候其轉(zhuǎn)角為P H，即能使太陽矢量和光伏電池組件的法線所構(gòu)成的面始終和光伏電池組件的面保持垂直。其缺點(diǎn)是發(fā)電效率比雙軸跟蹤系統(tǒng)低，也比類三的方位角單軸跟蹤器的發(fā)電效率低(理論年發(fā)電量比水平向固定平板光伏發(fā)電裝置高30%，類三的為40% )。圖6給出類六型的單軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗風(fēng)能力好，基礎(chǔ)要求小，占地面積小。其跟蹤軸只有一根東西向旋轉(zhuǎn)軸17，在跟蹤的時(shí)候其轉(zhuǎn)角為βΗ和太陽高低角 %成90°的互補(bǔ)角關(guān)系，βΗ = 90° -as。其缺點(diǎn)是發(fā)電效率比雙軸跟蹤系統(tǒng)低，也比類三和類五的單軸跟蹤器的發(fā)電效率低。本實(shí)用新型針對(duì)類一型至類六型所述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，克服了所有的缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)占地面積小、基礎(chǔ)要求小、機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固可靠、發(fā)電效率(發(fā)電量)高而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的技術(shù)方案，如圖7所述。圖7給出一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其主要組成部件包括一個(gè)方位角旋轉(zhuǎn)軸2、多個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸3、用于固定光伏電池組件的光伏支架、用于支撐光伏支架的方位角旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18和兩排或者兩排以上平行安裝的光伏電池組件陣列1， 其特征是本技術(shù)方案將一個(gè)較高的光伏電池組件陣列分成兩個(gè)或者兩個(gè)以上較矮的光伏電池組件陣列，所有較小的光伏電池組件陣列共享一個(gè)方位角跟蹤裝置，所有較小的光伏電池組件陣列配備有獨(dú)立的、較小的仰角跟蹤裝置，或者每排光伏電池組件陣列由推拉桿結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)仰角軸并通過連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)共享一個(gè)驅(qū)動(dòng)源，所述的連桿式驅(qū)動(dòng)的組成結(jié)構(gòu)見圖 8，包括一個(gè)拉桿驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)、一個(gè)拉桿20和兩個(gè)或者兩個(gè)以上的推桿19，推桿的數(shù)量和光伏電池組件陣列的行的數(shù)量一樣。這種設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)雙軸太陽跟蹤達(dá)到零余弦效應(yīng)或者最高效率的光能接收、 可以最大程度的延長(zhǎng)光伏電池組件的跟蹤時(shí)間、減少地面投影的范圍從而大幅度減少跟蹤光伏系統(tǒng)的占地面積，降低基礎(chǔ)建設(shè)的成本，同時(shí)從設(shè)計(jì)的角度保證了跟蹤系統(tǒng)的抗風(fēng)能力和可靠性。也就是說，分立式仰角跟蹤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使整個(gè)光伏發(fā)電設(shè)備的高度降低了，使設(shè)備具備比傳統(tǒng)的立式單軸方位角太陽跟蹤或者雙軸太陽跟蹤光伏發(fā)電設(shè)備更強(qiáng)大的抗風(fēng)能力；同時(shí)低矮的設(shè)計(jì)減少了對(duì)相鄰的跟蹤器造成的投影。因此，在大型光伏發(fā)電站的應(yīng)用中本光伏發(fā)電設(shè)備將更節(jié)約土地，土地的占用率遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)立式雙軸太陽跟蹤光伏發(fā)電設(shè)備的50m2/kW，本設(shè)備的雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)還能實(shí)現(xiàn)土地的占用率不大于傳統(tǒng)固定式光伏發(fā)電設(shè)備的20m2/kW。本實(shí)用新型提出了一種全面的雙軸跟蹤設(shè)計(jì)方案，解決了傳統(tǒng)雙軸太陽跟蹤光伏發(fā)電裝置的占地面積大、抗風(fēng)能力差、土建基礎(chǔ)要求高和跟蹤時(shí)間短的問題，具有顯著的技術(shù)進(jìn)步
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提出一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其中主要部件包括方位角旋轉(zhuǎn)軸、仰角旋轉(zhuǎn)軸、多個(gè)光伏電池組件、用于固定光伏電池組件的光伏支架、用于支撐光伏支架的框架和太陽跟蹤控制器，所述的太陽跟蹤控制器根據(jù)時(shí)間計(jì)算太陽的位置，并控制傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)方位角旋轉(zhuǎn)軸和仰角旋轉(zhuǎn)軸，使所述的光伏電池組件的面朝向太陽，達(dá)到太陽跟蹤的目的，其特征是所述的方位角旋轉(zhuǎn)軸與所述的框架的中部作垂直連接，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述的光伏支架和光伏電池組件組成兩排或者兩排以上的光伏電池組件陣列安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，相鄰的光伏電池組件陣列之間按一定的間距d平行安裝，每排光伏電池組件陣列連接到一個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸上，仰角旋轉(zhuǎn)軸與所述的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)平行、與方位角旋轉(zhuǎn)軸垂直，如圖7和圖9所示。根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置， 其特征是關(guān)于所述的仰角旋轉(zhuǎn)軸，每個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)由獨(dú)立的傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的另一個(gè)特征是關(guān)于所述的仰角旋轉(zhuǎn)軸，每個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸通過推拉桿驅(qū)動(dòng)方式和連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)共享一個(gè)仰角驅(qū)動(dòng)源，如圖8所示。本實(shí)用新型的特征還包括所述的相鄰的光伏電池組件陣列之間的間距d是光伏電池組件陣列寬度1的1. 5 3. 0倍，即d/Ι是1. 5 3. 0。本實(shí)用新型的特征還包括所述的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的光伏電池組件陣列的第一排與最后一排的間距D和所述的光伏電池組件陣列的長(zhǎng)度L的比值D/L是0. 3 3. 0，特別是0. 6 1. 6。本實(shí)用新型還有一個(gè)特征是每排光伏電池組件陣列的高度H是一致的。本實(shí)用新型另一特征是每排光伏電池組件陣列的高度H是不一致的，其中最大的高度和最小的高度的比例不大于3.0。綜合以上所有技術(shù)特征，可以實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)太陽跟蹤時(shí)間、減少占地面積、降低基礎(chǔ)和維護(hù)成本，同時(shí)提高抗風(fēng)能力和可靠性以克服傳統(tǒng)雙軸太陽跟蹤技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性問題。

圖1是類一型雙軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖；圖中1光伏電池組件陣列2方位角旋轉(zhuǎn)軸 (轉(zhuǎn)角SAh) 3仰角旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)角為βΗ)4地面(N北，S南，E東，W西)5地平線6光伏電池組件陣列傾角βΗ 7光伏電池組件陣列寬度18光伏電池組件陣列高度H 9天頂方向ζ軸 10基礎(chǔ)。圖2是類二型雙軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖；圖中12滾輪13地面軌道。圖3是類三型單軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖。圖4是類四型雙軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖；圖中11極向軸(轉(zhuǎn)角為ω)30光伏電池組件陣列與級(jí)向軸夾角S Η，15太陽傾角旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)角為δΗ)。圖5是類五型單軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖；圖中16南北向旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)角為ΡΗ)。圖6是類六型單軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖；圖中17東西向旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)角為δΗ)。圖7是類七型雙軸跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖；圖中14第一排光伏電池組件陣列與最后一排光伏電池組件陣列的間距D 18方位角旋轉(zhuǎn)平臺(tái)23光伏電池組件陣列與相鄰的旋轉(zhuǎn)式的光伏電池組件陣列之間的間距d。圖8是連桿式仰角驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖中19推桿20拉桿21拉桿驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)。圖9是一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖中 22仰角軸驅(qū)動(dòng)減速機(jī)24光伏電池組件陣列的長(zhǎng)度L 25太陽跟蹤控制器29密封的回轉(zhuǎn)軸承和蝸輪蝸桿減速箱。[0044]圖10太陽位置的坐標(biāo)圖；圖中26太陽27太陽方位角As 28太陽仰角α s。
具體實(shí)施方式
為了更具體的描述本技術(shù)方案，以下給出三個(gè)本方案的具體實(shí)施案例。
具體實(shí)施方式
1 圖9給出一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其裝機(jī)容量為 4. 56KW，其主要部位包括兩排平行擺放的光伏電池組件陣列1，一個(gè)方位角旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18，一個(gè)方位角旋轉(zhuǎn)軸2和兩個(gè)仰角軸驅(qū)動(dòng)減速機(jī)22 ；所述的方位角旋轉(zhuǎn)軸2垂直的連接到方位角旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18的中央或者重心點(diǎn)，所述的每排光伏電池組件陣列1由單獨(dú)的一個(gè)仰角軸驅(qū)動(dòng)減速機(jī)22于光伏電池組件陣列1的中央位置驅(qū)動(dòng)。方位角跟蹤裝置安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的中部，包含一個(gè)密封的回轉(zhuǎn)軸承和蝸輪蝸桿減速箱29，整個(gè)跟蹤式光伏發(fā)電裝置的重心落在這個(gè)回轉(zhuǎn)軸承上，實(shí)現(xiàn)在同等裝機(jī)容量的條件下，不需要很堅(jiān)固的基礎(chǔ)。每排光伏電池組件陣列1包含12片光伏電池組件，每片組件的標(biāo)準(zhǔn)功率為190W。 每片組件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1. 58mx0. 808m，光伏電池組件陣列的長(zhǎng)度L 24為10. 28m，光伏電池組件陣列寬度17為1. 58m，光伏電池組件陣列與相鄰的旋轉(zhuǎn)式的光伏電池組件陣列之間的間距d 23為3. 16m也等于第一排光伏電池組件陣列與最后一排光伏電池組件陣列的間距 D，光伏電池組件陣列高度H 8等于0.79m。在進(jìn)行太陽跟蹤的時(shí)候，太陽跟蹤控制器25根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥?，?dāng)?shù)貢r(shí)間和當(dāng)?shù)鼐韧ㄟ^本領(lǐng)域公知的太陽位置計(jì)算公式計(jì)算太陽的實(shí)時(shí)的位置，指示驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，使方位角旋轉(zhuǎn)軸2的轉(zhuǎn)角Ah，等于太陽的方位角As ；仰角旋轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)角β H等于90°減去太陽高低角α s。在這個(gè)案例d/Ι = 2. 0，D/L = 0. 307。
具體實(shí)施方式
2如圖7給出一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其裝機(jī)容量為6. 84KW，其主要部位包括三排平行擺放的光伏電池組件陣列1，一個(gè)方位角旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18， 一個(gè)方位角旋轉(zhuǎn)軸2和三個(gè)仰角軸驅(qū)動(dòng)減速機(jī)22 ；所述的方位角旋轉(zhuǎn)軸2垂直的連接到方位角旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18的中央或者重心點(diǎn)，所述的每排光伏電池組件陣列1由單獨(dú)的一個(gè)仰角軸驅(qū)動(dòng)減速機(jī)22于光伏電池組件陣列1的中央位置驅(qū)動(dòng)。方位角跟蹤裝置包含一個(gè)密封的回轉(zhuǎn)軸承和蝸輪蝸桿減速箱29，整個(gè)跟蹤式光伏發(fā)電裝置的重心落在這個(gè)回轉(zhuǎn)軸承上，實(shí)現(xiàn)在同等裝機(jī)容量的條件下，不需要很堅(jiān)固的基礎(chǔ)。每排光伏電池組件陣列1包含12片光伏電池組件，每片組件的標(biāo)準(zhǔn)功率為190W。 每片組件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1. 58mx0. 808m，光伏電池組件陣列的長(zhǎng)度L 24為10. 28m，光伏電池組件陣列寬度17為1. 58m，光伏電池組件陣列與相鄰的旋轉(zhuǎn)式的光伏電池組件陣列之間的間距d23為3. 16m，第一排光伏電池組件陣列與最后一排光伏電池組件陣列的間距D 14為 6. 32，光伏電池組件陣列高度H 8等于0. 79m。在進(jìn)行太陽跟蹤的時(shí)候，太陽跟蹤控制器25 根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥?，?dāng)?shù)貢r(shí)間和當(dāng)?shù)鼐韧ㄟ^本領(lǐng)域公知的太陽位置計(jì)算公式計(jì)算太陽的實(shí)時(shí)的位置，指示驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，使方位角旋轉(zhuǎn)軸2的轉(zhuǎn)角Ah，等于太陽的方位角As ；仰角旋轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)角β H等于90°減去太陽高低角α s。在這個(gè)案例d/Ι = 2. 0，D/L = 0. 615。
具體實(shí)施方式
3結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方式
2 —樣，不同的是，具體實(shí)施方式
2所述的三個(gè)仰角軸驅(qū)動(dòng)減速機(jī)22由一套連桿式仰角驅(qū)動(dòng)裝置取代。如圖8所示，每排光伏電池組件陣列1的仰角方
7向的旋轉(zhuǎn)由光伏電池組件陣列1背后的推桿19的推或拉的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，推桿19的運(yùn)動(dòng)來自拉桿20的線性動(dòng)作，拉桿20的動(dòng)力來自拉桿驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)21。對(duì)比案例用圖1類一型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝機(jī)容量為4. 56KW，由6行4列平板光伏電池組件組成 4. 848m χ 6. 32m的光伏電池組件陣列1，光伏電池組件陣列高度H 8等于2. 42m，其有效受風(fēng)面積為30. 64m2，設(shè)備重心在高度H = 2m的位置，按標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)載計(jì)算，在十級(jí)風(fēng)的情況下，受風(fēng)力為14. lkN，地基所受的最大傾覆扭矩為28. 2kNm，在多臺(tái)設(shè)備的應(yīng)用中，土地使用效率為 50m2/kW。與體實(shí)施方式1-3的對(duì)比如下表
實(shí)施方式1實(shí)施方式2實(shí)施方式3傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)比案例裝機(jī)容量4.56KW6.84KW6.84KW4.56KW光伏電池組0.79m0.79m0.79m2.42m件陣列蒿度H常規(guī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)重心高度0.3m0.4m0.4m2m有效受風(fēng)面積16.24m216.24m216.24m230.64m2有效受風(fēng)力7.47kN7.47kN7.47kN14.1kN地基所受的最大傾覆扭矩2.24kNm2.99kN2.99kN28.2kNm土地使用效率 .29m2/kW20m2/kW20m2/kW50m2/kW如上表所示，實(shí)施方式1的土地使用效率比實(shí)施方式2和3差，因?yàn)槠銬/L比例不在0. 5 2. 0的范圍內(nèi)。上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型技術(shù)思想中較完善的實(shí)施方式，詳細(xì)說明了本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思和實(shí)施要點(diǎn)，并非是對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的任何簡(jiǎn)單修改及等效結(jié)構(gòu)變換，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其中主要部件包括方位角旋轉(zhuǎn)軸、仰角旋轉(zhuǎn)軸、多個(gè)光伏電池組件、用于固定光伏電池組件的光伏支架、用于支撐光伏支架的框架和太陽跟蹤控制器，所述的太陽跟蹤控制器根據(jù)時(shí)間計(jì)算太陽的位置并控制傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)方位角旋轉(zhuǎn)軸和仰角旋轉(zhuǎn)軸，使所述的光伏電池組件的面朝向太陽，達(dá)到太陽跟蹤的目的，其特征是所述的方位角旋轉(zhuǎn)軸與所述的框架的中部作垂直連接，形成一個(gè)由中央單點(diǎn)支撐和驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述的光伏支架和光伏電池組件組成兩排或者兩排以上的光伏電池組件陣列安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，相鄰的光伏電池組件陣列之間按一定的間距d 平行安裝；每排光伏電池組件陣列連接到一個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸上，仰角旋轉(zhuǎn)軸與所述的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)平行、與方位角旋轉(zhuǎn)軸垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其特征是關(guān)于所述的仰角旋轉(zhuǎn)軸，每個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)由獨(dú)立的傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其特征是關(guān)于所述的仰角旋轉(zhuǎn)軸，每個(gè)仰角旋轉(zhuǎn)軸通過推拉桿驅(qū)動(dòng)方式和連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)共享一個(gè)仰角驅(qū)動(dòng)源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置， 其特征是所述的相鄰的光伏電池組件陣列之間的間距d是光伏電池組件陣列寬度1的 1. 5 3. 0 倍，即 d/Ι 是 1. 5 3. 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的光伏電池組件陣列的第一排與最后一排的間距D和所述的光伏電池組件陣列的長(zhǎng)度L的比值D/L是0. 3 3. 0，特別是0. 6 1. 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其特征是每排光伏電池組件陣列的高度H是一致的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，其特征是每排光伏電池組件陣列的高度H是不一致的，其中最大的高度和最小的高度的比例不大于3.0。
專利摘要一種能減少占地面積增加發(fā)電量的跟蹤式光伏發(fā)電裝置，主要由方位角旋轉(zhuǎn)軸、仰角旋轉(zhuǎn)軸、多個(gè)光伏電池組件、用于固定光伏電池組件的光伏支架、用于支撐光伏支架的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、兩排或者兩排以上平行安裝的光伏電池組件陣列和太陽跟蹤控制器組成。本方案將一個(gè)較高的光伏電池組件陣列分成兩個(gè)或者兩個(gè)以上較矮的光伏電池組件陣列，所有的光伏電池組件陣列共享一個(gè)方位角跟蹤裝置，所有的光伏電池組件陣列配備有獨(dú)立的仰角跟蹤裝置，每排光伏電池組件陣列也可以通過連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)共享一個(gè)仰角跟蹤驅(qū)動(dòng)源。此方案可以延長(zhǎng)太陽跟蹤時(shí)間、減少占地面積、降低基礎(chǔ)和維護(hù)成本，同時(shí)提高抗風(fēng)能力和可靠性，克服了傳統(tǒng)雙軸太陽跟蹤技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性問題。
文檔編號(hào)H02N6/00GK202034926SQ20112015596
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者盧育發(fā), 李倩, 林文漢, 林晨星 申請(qǐng)人:安徽天柱綠色能源科技有限公司