雙軸跟蹤式光伏或光熱支架的製作方法

2023-05-21 21:02:41 1

本實用新型涉及光伏或光熱支架，尤其是涉及雙軸跟蹤式光伏或光熱支架。

背景技術：

隨著能源供應日趨緊張和全球碳排放限制，太陽能作為取之不盡的清潔能源其應用領域日趨擴大，太陽能光伏發電和太陽能光熱發電是太陽能應用的主流發展方向。目前，太陽能光伏發電和光熱發電多採取地面安裝鋼架來支撐光伏板和光熱管方式。地面安裝鋼架所存在的不足是：1、佔地面積大，剛性支架安裝對地麵條件要求高，破壞地表植被，消耗大量鋼材，成本高。2、波動性強，非中午時段光伏板和光熱管前面板保護玻璃對太陽光反射作用導致光伏板和光熱管發電時間短，效率低。3、現有的光伏/光熱支架中的跟蹤系統多使用齒輪傳動結構、推桿連杆結構、液壓缸或軸承等，齒輪和推桿連杆結構在野外使用易因支架的震動損壞，而液壓系統和軸承的潤滑要求高，安裝和維修成本高，使用壽命短。

中國專利CN205336197U公開了一種可調傾角柔性支架，該柔性支架只能實現單軸跟蹤，不能實現雙軸跟蹤，發電效率低；由於該柔性支架通過曲柄連杆驅動裝置帶動可調傾角固定裝置轉動，可調傾角固定裝置中的減速機構和多級連杆與光伏平臺之間是剛性連接，柔性鋼索的風致跳動與電機運動之間存在幹涉衝擊破壞作用，造成該柔性支架無法穩定工作，不能在實際工程中應用。同時，該柔性支架沒有解決柔性索、光伏板和光熱管的重力導致的柔性索下垂問題和惡劣天氣下柔性索的跳動和擺動問題，以及春、夏、秋、冬季節溫度變化帶來的鋼索熱脹冷縮造成的結構穩定性問題。

技術實現要素：

本實用新型目的在於提供一種雙軸跟蹤式光伏或光熱支架。

為實現上述目的，本實用新型採取下述技術方案：

本實用新型所述的雙軸跟蹤式光伏或光熱支架，包括設置在縱向兩端的左、右承載架，所述左、右承載架結構相同，均包括：

沿橫向間隔設置的前、後立柱，所述前、後立柱之間通過上橫梁和下橫梁相連接構成矩形框架，所述矩形框架內設置有至少一個柔性索迴轉單元，所述柔性索迴轉單元由分別設置在所述上橫梁和下橫梁上的兩定滑輪、和繞過四個所述定滑輪輪槽設置的矩形柔性索框構成，四個定滑輪中的其中之一為由動力源驅動的主動輪，位於所述矩形柔性索框的前、後側豎向索體上分別固定有升降定滑輪；

位於所述左、右承載架對應的柔性索迴轉單元之間設置有柔性索架，所述柔性索架包括：自上而下間隔設置在左、右承載架對應矩形柔性索框前、後側豎向索體上的弧垂索、第一水平載荷索、第二水平載荷索；所述弧垂索、第一水平載荷索的兩端分別與對應矩形柔性索框的所述前、後側豎向索體相固定，所述第二水平載荷索兩端分別繞過對應矩形柔性索框的前、後側豎向索體上的所述升降定滑輪與對應的一個升降驅動裝置相連接；位於矩形柔性索框前、後側豎向索體上的弧垂索與第一水平載荷索之間沿縱向間隔設置有多個吊弦；

所述柔性索架上沿縱向間隔設置有多個光伏板或光熱管；所述光伏板或光熱管的頂部前、後兩端分別與對應的所述第一水平載荷索相連接，光伏板或光熱管的底部前、後兩端分別與對應的所述第二水平載荷索相連接。

所述橫梁為剛性橫梁或鋼索橫梁。

所述四個定滑輪中的其中之一為由電機驅動的主動輪。

所述升降驅動裝置為垂直向上固定在所述下橫梁下方地面上的電動推桿、絲槓副、氣缸或氣囊。

所述弧垂索、第一水平載荷索、第二水平載荷索為鋼絞線、鋼繩、鋼纜、鋼索或鋼鏈。

所述每個光伏板或光熱管的上邊緣中間位置處分別連接有垂直向下設置的撓性支撐柱。

本實用新型優點在於採用高空柔性懸掛方式有效解決了傳統光伏/光熱支架存在的上述問題。具體表現為：

1、光伏板或光熱管安裝在高空中，減少了光伏、光熱電站的佔地面積，降低了光伏、光熱電站對土地條件的依賴性；光伏板或光熱管下方的土地還可以二次利用且不破壞地表條件，尤其是在對於地形複雜、地麵條件較差的地區以及水池魚塘等大跨度地區更顯示出其優越性；與傳統的光伏或光熱支架相比，本實用新型鋼材用量少，原材料造價成本低，施工安裝成本低，運行維護成本低，使用壽命長，更有利於光伏、光熱電站的推廣應用。

2、雙軸跟蹤系統能夠跟蹤地球自轉帶來的東西向太陽光角度變化，實時調整光伏板或光熱管的朝向，同時可根據不同季節太陽高度角變化調節光伏板或光熱管俯仰角度，全方位追蹤太陽光，使太陽光方向與光伏板和光熱管垂直，提高光伏板或光熱管對太陽光的吸收效率和時長，增加發電量。

3、所用的雙軸調節系統通過鋼絲繩和滑輪組成，沒有齒輪、連杆等機械傳動結構，惡劣天氣對光伏板或光熱管支架穩定性的影響小，整體結構簡單穩定，壽命長，成本低，調節方法簡單準確，適合工程推廣應用。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。

圖2是實施例1中所述光伏板22或光熱管處於上午時段的狀態示意圖。

圖3是實施例1中所述光伏板22或光熱管處於中午時段的狀態示意圖。

圖4是實施例1中所述光伏板22或光熱管處於下午時段的狀態示意圖。

圖5是實施例1中所述光伏板22或光熱管仰角增大的狀態示意圖。

圖6是實施例1中所述光伏板22或光熱管仰角減小的狀態示意圖。

圖7是本實用新型實施例2的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述實施例。

實施例1：

如圖1-6所示，本實用新型所述的雙軸跟蹤式光伏或光熱支架，包括自北向南縱向間隔設置的左承載架和右承載架，左承載架位於北側，右承載架位於南側；左承載架和右承載架結構相同，均包括：

沿橫向間隔設置的前立柱1和後立柱2，前、後立柱1、2之間通過上橫梁3和下橫梁4相連接構成矩形框架，前、後立柱1、2在施工安裝固定後採用斜拉支撐索5輔助固定，用於抵消上、下橫梁3、4上的載荷拉力；矩形框架內設置有一個柔性索迴轉單元，柔性索迴轉單元由分別設置在上橫梁3上的兩個定滑輪6和下橫梁4上的兩個定滑輪7、和繞過該四個定滑輪6、7的輪槽構成的矩形柔性索框組成，位於上橫梁3後端處的定滑輪6為主動定滑輪，其輪軸與安裝在上橫梁3上的電機8軸傳動連接；位於矩形柔性索框的前、後側豎向索體9、10上分別固定有升降定滑輪11、12；前、後立柱1、2上位於對應升降定滑輪11、12的上、下方分別固定有與矩形柔性索框滾動配合的導向滑輪8.2。

位於左、右承載架上的柔性索迴轉單元之間設置有柔性索架，柔性索架包括：自上而下間隔設置在左承載架的矩形柔性索框（以下稱之為：左矩形柔性索框）與右承載架的矩形柔性索框（以下稱之：為右矩形柔性索框）之間的三層鋼索；頂層鋼索為兩根弧垂索，第一根弧垂索13的兩端與分別與左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的後側豎向索體10、10.1上端固定連接，第二根弧垂索14的兩端分別與左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的前側豎向索體9、9.1的上端固定連接；中間層鋼索為兩根第一水平載荷索，第一根第一水平載荷索15的兩端與分別與左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的後側豎向索體10、10.1中部固定連接，第二根第一水平載荷索16的兩端分別與左矩形柔性索框和右矩形柔性索框的前側豎向索體9、9.1中部固定連接；底層鋼索為兩根第二水平載荷索，第一根第二水平載荷索17的兩端分別繞過固定在左矩形柔性索框和右矩形柔性索框後側豎向索體10、10.1上的升降定滑輪12、12.1，然後分別與固定在左承載架和右承載架下橫梁4、4.1下方地面上的電動推桿18、18.1（當然，也可以是絲槓副、油缸或氣缸）動力杆連接，第二根第二水平載荷索19的兩端分別繞過固定在左矩形柔性索框和右矩形柔性索框前側豎向索體9、9.1上的升降定滑輪11、11.1，然後分別與固定在左承載架和右承載架下橫梁4、4.1下方地面上的電動推桿18、18.1（當然，也可以是絲槓副、油缸或氣缸）動力杆連接；第一根弧垂索13與第一根第一水平載荷索15之間沿縱向間隔通過多個吊弦20相連接，第二根弧垂索14與第二根第一水平載荷索16之間沿縱向同樣間隔通過多個吊弦21相連接；兩根弧垂索13、14用於提拉固定兩根第一水平載荷索15、16，使兩根第一水平載荷索15、16始終保持水平狀態，滿足實際應用要求。

柔性索架上沿縱向間隔設置有多個光伏板22或光熱管；光伏板或光熱管的頂部前、後兩端分別與第二根第一水平載荷索16、第一根第一水平載荷索15相連接，光伏板22或光熱管的底部前、後兩端分別與第二根第二水平載荷索19、第一根第二水平載荷索17相連接，每個光伏板22或光熱管的上邊緣中間位置處分別連接有垂直向下設置的撓性支撐柱23。撓性支撐柱23，兩根弧垂索13、14，吊弦20、21，兩根第一水平載荷索15、16和兩根第二水平載荷索17、19共同構成一個能有效抵抗外界環境作用造成的柔性索架上下跳動、左右擺動，以提高柔性索架的穩定，滿足實際工程應用的需求。

光伏板22或光熱管受光面東西向旋轉的實現方式為：

本實用新型通過電機8和電機8.1同步驅動左、右矩形柔性索框順時針轉動，帶動第一根弧垂索13和第一根第一水平載荷索15高度升高而第二根弧垂索14和第二根第一水平載荷索16高度降低，從而使得光伏板22或光熱管的受光面自東向西轉動。圖2所示為光伏板22或光熱管處於上午時段的狀態示意圖（受光面朝向東南方）；圖3所示為光伏板22或光熱管處於中午時段的狀態示意圖（受光面朝向南方）；圖4所示為光伏板22或光熱管處於下午時段的狀態示意圖（受光面朝向西南方）。

光伏板22或光熱管受光面仰角調節的實現方式為：

如圖5、圖1所示，當左承載架下橫梁4下方地面上的電動推桿18動力杆向下收縮時，右承載架下橫梁4.1下方地面上的電動推桿18.1動力杆同步向上伸出，驅動兩根第二水平載荷索17、19向左承載架方向運動，從而帶動光伏板22或光熱管下端向下轉動，光伏板22或光熱管的仰角增大；

同理，如圖6、圖1所示，當左承載架下橫梁4下方地面上的電動推桿18動力杆向上伸出時，右承載架下橫梁4.1下方地面上的電動推桿18.1動力杆同步向下收縮，驅動兩根第二水平載荷索17、19向右承載架方向運動，從而帶動光伏板22或光熱管下端向上轉動，光伏板22或光熱管的仰角減小。

實施例2：

如圖7所示，本實施例所述雙軸跟蹤式光伏或光熱支架的結構與實施例1結構相同，也包括包括自北向南縱向間隔設置的左承載架和右承載架，左承載架位於北側，右承載架位於南側；左承載架和右承載架結構相同。本實施例與實施例1的不同之處僅在於矩形框架內設置有四個柔性索迴轉單元，形成陣列平臺而擴大規模，進而由多個上述平臺級聯形成大規模雙軸跟蹤式光伏/光熱電站。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語 「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係是基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。