太陽能發電單元及其單立柱支撐仰角調整支架的製作方法

2023-05-27 18:06:06 1

專利名稱：太陽能發電單元及其單立柱支撐仰角調整支架的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能利用技術領域，尤其涉及一種用於對太陽能電池板仰角進行調整的單立柱支撐仰角調整支架及具有該單立柱支撐仰角調整支架的太陽能發電單元。
背景技術：
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電單元，而家用小型電站只要有一兩個發電單元即可。每一個太陽能發電單元的採集太陽能的設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。並且，由於地區差異、四季變化和每一天內不同時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整，才能增加發電的效率。太陽能電池板角度的調整既包括適應四季變化的仰角調整，也包括適用一天內早晚變化的角度調整。然而，在我國現有的太陽能電池板的支撐與角度調整裝置(又稱太陽能支架)中，沒有一個完整及正規的標準技術規範，能用的支架分為I、固定式支架，是根據項目所在地的日照強度計算出平均每年的最大發電量，計算出相應的支架傾角，該結構形式結構簡單，免維護，但是因一年四季太陽高度角不一致，導致太陽光線和組件表面不能始終垂直，即全年發電量為接近平均值，沒有充分利用太陽能，發電量偏低。2、單軸跟蹤支架，單軸跟蹤支架根據太陽東升西落的原理，調節好參數，使太陽能電池板表面每天對著太陽，儘量地使太陽光線垂直於太陽能電池板表面，增大發電量，但該類型支架一般會配上電機傳動裝置，增加成本，而且時間過長，電機亦容易損壞或出現故障。3、雙軸跟蹤支架，雙軸跟蹤支架結構形式在單軸跟蹤的基礎上根據太陽高度角相關參數自動調整支架傾角，即使太陽能電池板每天每時每刻垂直太陽光線，最大限度地增大發電量，但該類型支架較單軸跟蹤系統更為複雜。且現有技術的支架一般比較笨重，鋼材用量較多，故障率高，總結來說就是性價比較低。綜上，因此需要設計一種能夠綜合考慮發電效率及設備成本，在保證支架安全的情況下仰角調節方便、高性價比的太陽能電池板的支撐與角度調整裝置。

發明內容
本發明的目的在於提供一種單立柱支撐仰角調整支架，以解決現有技術中的太陽能支架不能兼顧發電效率及設備成本，性價比不高的技術問題。本發明的另一目的在於提供具有本發明單立柱支撐仰角調整支架的一種太陽能發電單元。為實現上述目的，本發明的技術方案如下、
一種單立柱支撐仰角調整支架，用於太陽能發電單元中太陽能電池板的支撐與仰角調整，所述單立柱支撐仰角調整支架包括立柱，所述立柱底部為基礎預埋件，所述基礎預埋件與基礎地面連接，所述立柱上不同高度處分別設置有多個定位件；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，所述鋼板上部開設有螺栓孔；連接組件，所述連接組件為框架結構，所述連接組件包括與基礎地面平行的多根次梁及垂直連接於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所述螺栓並穿過所述主梁的縱向中點處與所述鋼板連接，所述次梁的上側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於所述主梁前部，後端開設有多個定位孔以從不同位置處連接所述多個定位件的其中之一；後支撐，所述後支撐的前端開設有多個定位孔以從不同位置處連接所述多個定位件的其中另一，後端鉸接於所述主梁後部。本發明的太陽能發電單元，具有本發明的單立柱支撐仰角調整支架。本發明的有益效果在於，本發明的單立柱支撐仰角調整支架，既提供了穩定的支撐結構，也能夠方便快捷的進行太陽能電池板的仰角調整，並且整個單立柱支撐仰角調整支架造價低廉，維護成本低，外觀優美，性價比高。本發明的單立柱支撐仰角調整支架的結構形式是在固定傾角式支架的基礎上，在鋼結構上進行一些處理，計算出前後支撐在太陽能電池板在不同仰角所對應的不同的支撐位置，根據季節不同進行手動調節，固定好支架，使太陽能電池板仰角進行相應調整，增加發電量。本發明是介於固定式和單軸跟蹤式之間的一種類型支架，吸收了兩者的優點，成本在兩者之間，而性價比卻提高的許多。本發明單立柱仰角調整支架的鋼材用量和固定式支架差不多，但是發電量較固定式提高5%左右，以3(MW光伏發電項目為例，每年提高21萬度電左右，以電池組件壽命25年計算，可多發電525萬度。


圖I-圖3為本發明實施例的太陽能發電單元及單立柱支撐仰角調整支架位於不同仰角的左視示意圖。圖4為本發明實施例的太陽能發電單元及單立柱支撐仰角調整支架的後視示意圖。圖5為本發明實施例的單立柱支撐仰角調整支架中鉸接部的示意圖。圖6為圖5中的L-L剖視圖。
具體實施例方式體現本發明特徵與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。如圖I-圖4所示，本發明實施例的太陽能發電單元，包括太陽能電池板7及本發明實施例的單立柱支撐仰角調整支架。這裡所說的前後，是以太陽能電池板7面向陽光的一側為前，反之一側為後。前後方向確定之後，左右也就隨之確定。下面具體介紹本發明優選實施例的單立柱支撐仰角調整支架。如圖I所示，本發明實施例的單立柱支撐仰角調整支架，包括立柱I、鉸接部2、連、接組件3、前支撐41和後支撐42，以下逐一對各個部件進行詳細介紹。立柱I與基礎地面垂直設置，立柱I底部具有基礎預埋件(或者地樁)10，基礎預埋件10的作用是增大與基礎地面的接觸面積，增加穩定性，不同立柱的基礎預埋件10可以連成一體，進一步增加穩定性。立柱I通過基礎預埋件10固定連接於基礎地面。立柱I底部與基礎預埋件10焊接。立柱I上不同高度處設置有三個螺栓孔(圖中未示出)，用以對前支撐41和後支撐42進行定位。當然，也可以採用螺栓孔以外的其他定位件對前支撐41和後支撐42進行定位。三個螺栓孔分別以其高度區分為上螺栓孔、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設置於立柱I的頂端，用於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下側連接於鉸接部2，上側用以連接及支撐太陽能電池板7。如圖I-圖4所示，本發明實施例的太陽能發電單元及單立柱支撐仰角調整支架，連接組件3為框架結構，連接組件3包括主梁31和次梁32，主梁31垂直於次梁32。主梁31與立柱I在同一平面內，即使主梁31沿鉸接部2的鉸鏈軸旋轉時，主梁31也始終與立柱I在同一平面內，這一平面與地面相垂直。主梁31為一根或多根，而次梁32平行於地面設置，次梁32可為兩根或兩根以上，通常為偶數。如圖3所示，太陽能電池板7固定連接在一對次梁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焊接於立柱I頂部的左右兩個側面，其間距大於主梁31的寬度，在焊接鋼板21的上部開設有螺栓孔，在螺栓孔內穿設螺栓20以作為主梁31與立柱I鉸接的鉸接軸。因為鉸接部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起到鉸接軸即轉動軸的作用，而且主梁31重心位於立柱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，以實現仰角調整。如圖I-圖4所示，在不進行仰角調整時，對連接組件3和太陽能電池板7起到支撐作用的還有前支撐41和後支撐42，前支撐41前端鉸接於主梁31前部，在主梁31與最下端的次梁32連接位置的內側，如圖4所示，因為圖4是後視圖，因此圖4中前支撐41、後支撐42是設置在主梁31的左側，當然，前支撐41、後支撐42也可設置在主梁31的右側。前支撐41的後端開設有兩個定位孔，分別為後一定位孔411、後二定位孔412，以從不同位置處連接三個螺栓孔的其中之一，主要是中螺栓孔。後支撐42的前端開設有三個定位孔，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螺栓孔的其中另一，主要是上螺栓孔和下螺栓孔，後支撐42後端鉸接於主梁31後部，鉸接點的具體位置是在主梁31與最上端的次梁32連接位置的內側。定位孔421、前二定位孔422和前三定位孔423均優選的為長孔。如圖I-圖3所示，前支撐41和後支撐42均可為角鋼材質，前支撐41和後支撐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與基礎地面的夾角為16度、36度和56度，從而實現了太陽能電池板7的仰角的調整。上述夾角也可在1-2度內上下浮動。如圖I所示，在太陽能電池板7與基礎地面的夾角為16度的狀態下，在前二定位孔412中穿設螺栓並將螺栓定位於上螺栓孔中，在後三定位孔423中穿設螺栓並將螺栓定、位於中螺栓孔；在太陽能電池板7與基礎地面的夾角為36度的狀態下，在前二定位孔412中穿設螺栓並將螺栓定位於下螺栓孔中，在後二定位孔422中穿設螺栓並將螺栓定位於中螺栓孔，在太陽能電池板7與基礎地面的夾角為56度的狀態下，在前一定位孔411中穿設螺栓並將螺栓定位於下螺栓孔中，在後一定位孔421中穿設螺栓並將螺栓定位於中螺栓孔。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的後側面和中間的主梁31的下側面上分別設置有用於安裝推桿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，通過調節可以拉緊連接拉筋61，連接拉筋61的兩端連接在立柱I左右兩側的連接座62上，連接拉筋61可以使多個立柱I之間形成一個整體，增強連接穩定性。本發明的單立柱支撐仰角調整支架，沒有採用機加工件，全部為標準型材通過焊接和螺栓連接而成，有效地降低了加工難度，同時安裝及調節時非常方便，調節傾角時，將前支撐41和後支撐42連接的螺栓鬆開，在每個太陽能發電單元中間立柱I上的安裝座81上固定好手動推桿8 (手動推桿的原理可為蝸輪蝸杆結構或齒輪調速機構)，手動推桿8頂部可通過螺栓鉸接於主梁31的安裝座82，轉動推桿8的手輪(蝸輪或齒輪的驅動機構)調節好相應角度位置後固定前支撐41與後支撐42，取下手動推桿8，手動推桿還可用於其他太陽能電池發電單元的相同操作，提高了手動推桿的使用效率，降低了整個太陽能電站的運行成本。或者在兩端的立柱1，直接人工手動旋轉主梁31，調節好位置後固定前支撐41與後支撐42，達到仰角可調效果。本發明實施例的單立柱支撐仰角調整支架安裝步驟如下將製作好的立柱I焊接於基礎預埋件10上，因基礎施工誤差較大，在焊接前要調整好立柱I高度，使主梁31在同一個平面上，儘可能地保證同心度，其次將主梁31和立柱I用螺栓20連接，將前支撐41與後支撐42固定於主梁31及立柱I上，然後將次梁32連接於主梁31上，安裝太陽能電池板
7,完成整套單立柱支撐仰角調整支架的安裝。本發明實施例的單立柱支撐仰角調整支架，對於仰角的調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。也可每一個月、兩個月進行一次調整。本發明實施例的單立柱支撐仰角調整支架，既提供了穩定的支撐結構，也能夠方便快捷的進行太陽能電池板的仰角調整，並且整個單立柱支撐仰角調整支架造價低廉，維護成本低，外觀優美，性價比高。本發明的單立柱支撐仰角調整支架，在相應的角度位置，固定好前支撐41和後支撐42，即可非常方便地進行太陽能電池板仰角調整並固定支架，達到相當好的效果。同時該仰角可調支架，完全滿足不同季節的仰角角度的需求，可不受項目地的限制，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，但是發電量較固定式提高5%左右，以3(MW光伏發電項目為例，每年提高21萬度電左右，以電池組件壽命25年計算，可多發電525萬度。本領域技術人員應當意識到在不脫離本發明所附的權利要求所揭示的本發明的範圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發明的權利要求的保護範圍之內。權利要求
1.一種單立柱支撐仰角調整支架，用於太陽能發電單元中太陽能電池板的支撐與仰角調整，其特徵在於，所述單立柱支撐仰角調整支架包括 立柱，所述立柱底部為基礎預埋件，所述基礎預埋件與基礎地面連接，所述立柱上不同高度處分別設置有多個 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，所述鋼板上部開設有螺栓孔； 連接組件，所述連接組件為框架結構，所述連接組件包括與基礎地面平行的多根次梁及垂直連接於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所述螺栓並穿過所述主梁的縱向中點處與所述鋼板連接，所述次梁的上側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於所述主梁前部，後端開設有多個定位孔以從不同位置處連接所述多個定位件的其中之一； 後支撐，所述後支撐的前端開設有多個定位孔以從不同位置處連接所述多個定位件的其中另一，後端鉸接於所述主梁後部。
2.如權利要求I所述的單立柱支撐仰角調整支架，其特徵在於，所述前支撐和所述後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地面的夾角為16度、36度和56度。
3.如權利要求2所述的單立柱支撐仰角調整支架，其特徵在於，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，所述前支撐具有後一定位孔和後二定位孔，所述後支撐具有前一定位孔、前二定位孔和前三定位孔。
4.如權利要求3所述的單立柱支撐仰角調整支架，其特徵在於，所述夾角為16度的狀態下，所述前二定位孔連接於所述上定位件，所述後三定位孔連接於所述中定位件，所述夾角為36度的狀態下，所述前二定位孔連接於所述下定位件，所述後二定位孔連接於所述中定位件，所述夾角為56度的狀態下，所述前一定位孔連接於所述下定位件，所述後一定位孔連接於所述中定位件。
5.如權利要求4所述的單立柱支撐仰角調整支架，其特徵在於，所述前支撐和所述後支撐為角鋼材質。
6.如權利要求5所述的單立柱支撐仰角調整支架，其特徵在於，所述立柱為三套，所述主梁為三根，中間的所述立柱的後側面和中間的所述主梁的下側面上分別設置有用於安裝推桿的兩安裝座。
7.如權利要求5所述的單立柱支撐仰角調整支架，其特徵在於，所述定位件為開設於所述立柱上的螺栓孔。
8.如權利要求7所述的單立柱支撐仰角調整支架，其特徵在於，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.如權利要求6所述的單立柱支撐仰角調整支架，所述後支撐上的定位孔為長孔。
10.一種太陽能發電單元，其特徵在於，所述太陽能發電單元包括權利要求1-9任一所述的單立柱支撐仰角調整支架。
全文摘要
本發明公開了一種單立柱支撐仰角調整支架及太陽能發電單元，用於太陽能發電單元中太陽能電池板的支撐與仰角調整，其包括立柱，底部為基礎預埋件，基礎預埋件與基礎地面連接，立柱上設置有多個定位件；鉸接部，包括螺栓和立柱頂端固定連接的兩塊鋼板，鋼板上部開設有螺栓孔；連接組件，為框架結構，包括多根次梁及垂直連接於次梁的多根主梁，在螺栓孔中穿設螺栓並穿過主梁的縱向中點處與鋼板連接，次梁上側連接與支撐太陽能電池板；前支撐，前端鉸接於主梁前部，後端開設有多個定位孔以從不同位置處連接多個定位件；後支撐，前端開設有多個定位孔以從不同位置處連接多個定位件，後端鉸接於主梁後部。本發明操作方便且性價比高。
文檔編號H01L31/042GK102751350SQ20121026160
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者李君華, 艾方, 陳小剛, 高殿軍 申請人:內蒙古科盛太陽能科技有限責任公司