[发明专利]自动跟踪太阳光装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，具体地说是一种能通过依据天文常数设定的程序控制，自动调整映日面，使太阳光始终保持最佳入射角度，达到最大效率利用太阳能的自动跟踪太阳光装置。

背景技术

由于化石能源的日益枯竭，以及其在生产和使用过程中造成的环境污染、温室效应等问题越来越严重，使得新能源的开发和利用已经广受各国重视。其中，太阳能作为一种高效清洁、分布广泛、几乎可以无限利用的新型能源，吸引人们对其研发的投入逐渐加大。但是，目前在太阳能利用方面，尤其是在光伏发电领域：利用率低，发电成本高昂仍是普遍存在的问题。这主要表现在以下两个方面：其一，由于现在的光伏发电技术所使用的光伏电池主要采用的是单晶硅和多晶硅等半导体材料，其价格昂贵，而且在生产的过程中需要消耗大量电能，这违背了人类发展太阳能的初衷。其二，目前高质量的单晶硅电池板，其光电转化率也仅能达到17％左右，且其最长使用寿命只有二十几年，这样也加大了太阳能发电的成本，增加了太阳能发电市场化的难度。因此，在想方设法降低电池板成本，开发利用新的光电转化率更高的电池板材料的同时，如何提高现有光伏电池板的单位发电效率，就成为降低太阳能发电成本的主要途径之一。

现在的太阳能光伏发电系统，大多是将太阳能电池板固定安装，这样就仅能保证在每年的某一天的某一时间，太阳光以最佳角度照射，所以太阳光的利用率相对较低。如果使太阳能电池板能始终与太阳光保持最佳角度或采用聚光技术，就可以用同样面积的电池板原件，获得更多的电能，这一切都需要一种成熟、可靠的太阳光跟踪技术，据研究，采用跟踪技术比固定安装的太阳能电池板发电量因不同地区光照条件不同，可以提高30％--50％以上。但是现有的太阳光跟踪技术大都因为结构复杂等原因导致成本偏高，甚至超过发电装置总投资的30％，而且跟踪本身要有电能损耗，占用的土地也比固定安装时多，设备的养护、维修又需要额外增加技术人员，装置运行风险也大于固定安装等等；同时，为了降低跟踪成本，生产厂家现在将跟踪装置造的越来越大，这又产生了风阻加大，安装维护难度增加，对道路和地基要求提高等一系列问题，使得跟踪技术产生的效果的吸引力大大降低，阻碍了太阳光跟踪技术的商业化发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单有效的自动跟踪太阳光装置，通过依据天文常数设定的程序控制，自动调整映日面，使太阳光始终保持最佳入射角度，达到最大效率利用太阳能的目的。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该自动跟踪太阳光装置，包括太阳能面板固定架、支撑架、俯仰角跟踪构件和左右角跟踪构件，其特征是，所述的太阳能面板固定架通过三维活节与支撑架连接，一铰接在太阳能面板固定架或者固定在三维活节上的刚性支架，所述刚性支架能随太阳能面板固定架的俯仰角变化而转动。

所述的俯仰角跟踪构件包括两端分别连接在太阳能面板固定架上和刚性支架上的控制俯仰角转动的第一传动部件，以及与第一传动部件相配合的固定安装在支撑架上的第一驱动装置或手动调节装置。

所述的左右角跟踪构件包括连接在太阳能面板固定架上的控制左右角转动的第二传动部件，以及固定安装在刚性支架或支撑架上的与第二传动部件相配合的第二驱动装置。

所述的三维活节包括十字型连接的俯仰角调节轴和左右角调节轴，所述的俯仰角调节轴两端铰接在支撑架顶端，所述的左右角调节轴两端铰接在面板固定架上。

所述的第一传动部件和第二传动部件为刚性圆弧体和/或柔性体，所述的刚性圆弧体上设有传动构造。

所述的第一传动部件和第二传动部件皆为柔性体，所述柔性体为传动带或传动链或绳索之一，所述第一驱动装置和第二驱动装置皆由电机和蜗轮蜗杆减速器构成，所述蜗轮蜗杆减速器输出轴上设有与柔性体对应配合的带轮或链轮或收绳器，所述第二驱动装置安装在与三维活节一体的刚性支架上。

所述的柔性体为绳索，所述第一驱动装置和第二驱动装置皆由电机和蜗轮蜗杆减速器构成，所述蜗轮蜗杆减速器输出轴上设有收绳器；所述第二驱动装置固定安装在支撑架上，所述第二传动部件的绳索通过安装在刚性支架自由端的一对滑轮和三维活节俯仰角调节轴上的一对滑轮后与第二驱动装置输出端的收绳器相配合，实现左右角度调节。

所述第一传动部件和第二传动部件皆为带齿状传动构造的刚性圆弧体，所述的刚性圆弧体分别与所述第一驱动装置和第二驱动装置输出端的齿轮相啮合；所述的刚性支架为弧形，一端铰接在太阳能面板固定架上，另一端与第一刚性圆弧体连接成一体，整体呈半圆弧状。