[发明专利]太阳能跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使得太阳能收集器阵列在一年四季中更好地跟踪太阳的跟踪系统。本发明还可以涉及一种使该阵列转动并且允许一起驱动多个单元的驱动系统。该阵列可以包括PV电池板、太阳能集热板、双面模块或者可以从跟踪系统获益的任何其他产品。

背景技术

当阳光以直角照射电池板时，PV电池板(也被称作PV阵列)是最有效的。在赤道区，电池板可以支撑在基本水平的轴上。如果阵列可以在一天中绕着水平轴从东往西转动以使该阵列保持与太阳成直角关系，那么该阵列的效率可以提高达30%。这种类型的转动跟踪是绕着单轴转动的并且通常被称作“单轴线跟踪器”。

在纬度增加(远离赤道)时，已知的是，使阵列倾斜以补偿纬度。阵列可以绕着倾斜轴(也被称作主轴)从东往西转动以改进太阳能收集。然而，在纬度增加时，太阳跨过天空的弧度在夏季(当太阳在高空时)与冬季(当太阳在低空时)之间极为不同。已知的是，提供一种可以补偿太阳在高纬度的不同轨迹的双轴线跟踪器，但是这些跟踪器复杂且昂贵。

自动跟踪系统需要致动器或电机来操作该系统。很常见的是由单独的电机驱动各PV阵列。这增加了系统的成本和复杂性。将两个或更多个PV阵列连接在一起以由一个电机驱动导致复杂和昂贵的系统，这对于笨重并复杂的双轴跟踪系统来说尤其如此。如果可以提供一种使多个阵列由一个或几个驱动器控制的跟踪系统，那么将是有利的。

对于许多太阳能阵列来说风阻都是一个问题。这会使得许多阵列固定在某位置以防止被风载荷损坏，但是由于阵列不能转动这将导致效率降低。可选择地，跟踪系统可以制成坚固的并且可以承受风载荷，但是这增加了成本和重量，因此增大了操作系统所需的力。如果可以提供一种具有风容忍性但不具有与复杂性和重量等相关的缺点的跟踪系统，那么将是有利的。

自阴影对于许多太阳能阵列来说都是一个问题，并且要求各阵列间隔开相当大的距离。这个问题在当太阳在低空时的冬季更普遍。如果可以提供一种以下这种跟踪系统，那么将是有利的，这种跟踪系统具有较少自阴影，以允许阵列更近地放在一起(特别是南北间距)，因而使得阵列横向进一步间隔开，从而能够更好地收集早晨和傍晚的太阳能而不用增加阵列的占地面积。

本发明的一个目的是提供一种可以解决至少一些上述缺点或为市场提供一种有用或商业选择的太阳能跟踪系统。

对现有技术的方法、设备或文献的任何引用都不当作构成它们形成公知常识或形成公知常识的一部分的任何证据或承认。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种太阳能跟踪设备，它包括阵列框架组件、转动装置和调节装置，

所述阵列框架组件适于支撑至少一个太阳能收集产品并且具有相对的端部，

所述转动装置包括一对间隔开的驱动元件，使得所述阵列框架组件能够沿着倾斜的主转动轴线转动而至少从东往西跟踪太阳，所述阵列框架组件的相对端部接近所述驱动元件，以及

所述调节装置能够相对于主转动轴线调节所述阵列框架组件，以适应太阳仰角的季节变化和一天中太阳偏角的变化，

所述调节装置邻近所述阵列框架组件的每个端部是可操作的，并且包括相对于各驱动元件连接的第一部分和可调节地连接到第一部分的第二部分，使得所述阵列框架组件能够相对于主转动轴线进行调节。

在另一种形式中，本发明可以包括太阳能跟踪设备，该太阳能跟踪设备包括阵列框架组件、转动装置和调节装置，所述阵列框架组件适于支撑至少一个太阳能收集产品，所述转动装置使得所述阵列框架组件能够沿着主转动轴线转动而至少从东往西跟踪太阳，所述调节装置能够相对于主转动轴线调节所述阵列框架组件，以同时适应太阳仰角的季节变化和太阳偏角(相对于赤道的位置)的每日变化。

按此方式，所述太阳能跟踪设备可以用单轴线跟踪器的简单和成本效益提供双轴线跟踪器的较高效率。在一年四季中，所述设备能够以比大多数其他跟踪装置(尤其是单轴线跟踪装置)更有效的方式在早晨和傍晚捕捉太阳能。

在一个实施方案中，所述设备可以从东往西绕着倾斜的纵轴(主转动轴线)跟随太阳的移动，斜角度取决于纬度，并且还可以绕着次级东西轴线通常以渐增的方式调节，(所述调节装置)为所述跟踪设备提供适应太阳仰角的季节变化和一天早晚的位置的独特能力。

优选的是，调节装置允许阵列框架组件的一部分升高到高于主转动轴线以及阵列框架组件的一部分降低到低于主转动轴线。适当地，通过使组件的相对端部偏移，使得组件的一个端部偏移到主转动轴线之上，而组件的相对端部偏移到主转动轴线之下来调节阵列框架组件。适当地，偏移绕着跨过组件延伸的次级轴线并且绕着其中间。