[发明专利]双轴跟踪光伏发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电装置，尤其涉及具有跟踪功能的光伏发电装置。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。由一定数量的太阳能电池经连接封装后形成太阳能电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

为了使光伏发电装置得到最大功率输出，必须结合建设地点的地理、气候及太阳能资源条件，将太阳能电池组件以一定的朝向进行安装，以保证太阳能电池获取最多的光照资源。理论上讲，如果太阳能电池能够时刻正对太阳，则其发电效率就会达到最佳状态。

太阳能电池组件是安装在光伏发电装置的支架上的，那么，太阳能电池所需要的安装朝向也就是由光伏发电装置的支架来保证的。大部分的光伏发电装置的支架结构型式为固定安装型式，即以这种型式的支架安装后，光伏电池组件的安装朝向也就确定下来了，在使用过程中也是固定不变的，当然，其安装朝向是根据光伏发电装置安装地的经纬度经计算后确定的，可以保证光伏发电装置具有相对较高的效率。这样的支架结构简单，安装维护方便，但显然其发电效率是不会很高的。

为了提高光伏发电装置的发电效率，人们开发出了具有太阳跟踪自动控制系统的光伏发电装置，这类太阳跟踪控制系统大体上有两种型式，一种是双轴跟踪系统，它不仅能够跟踪太阳的方位角，还能够同时跟踪太阳的高度角，理论上能够完全跟踪太阳的运行轨迹，从而使太阳能电池能时刻正对太阳，达到最佳的发电效果；另一种是单轴跟踪系统，它可以跟踪太阳的方位角，或者跟踪太阳的高度角，使太阳能电池在某一方向上能正对太阳，从而提高了太阳能发电装置的发电效率。这类的太阳跟踪自动控制系统一般是由伺服电机通过蜗轮蜗杆等机构来驱动，使太阳能电池组件及其安装框架绕相应的轴转动从而实现跟踪的功能。

采用具有太阳跟踪自动控制系统的光伏发电装置，太阳能电池的效率是提高了，但整个装置的成本提高了不少，初期投入大了，使用维护成本及工作量也相应增加。还有进一步的问题，由于跟踪的需要，需要太阳能电池组件根据太阳的位置来改变其角度姿态，整个太阳能电池组件及其安装架是处于活动状态，运动部件与固定部件连接处必然存在一定的间隙，这样的话，整个装置的结构刚性就较差，并且整个装置只能是靠蜗轮蜗杆的自锁功能来保持位置；通常光伏发电装置总是安装在阳光充足的荒郊野外，如荒山、戈壁、海边滩涂等地，这些地方正常风力都很强，往往还伴有沙尘，在强风的作用下，大面积的太阳能电池组件会收到较大的作用力，对本身结构刚性就较差的具有太阳跟踪控制系统的光伏发电装置造成损坏，并且传动机构在沙尘的作用下也会极易损坏，导致蜗轮蜗杆等传动装置无法正常工作，自锁性能减弱，跟踪调节功能也就无法实现，这时太阳能电池组件的朝向会在风力的作用下偏向某一极限位置，而且会卡死在这一位置，显然这一位置不会是一个较为理想的太阳能电池的工作位置，出现这样的情况，反而影响了光伏发电装置的发电效率。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种双轴跟踪光伏发电装置，它不仅能比固定安装型光伏发电装置具有更高的发电效率，还能够在结构上比具有太阳跟踪自动控制系统的光伏发电装置更为简洁，成本更低，同时还具有较高的使用可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明的双轴跟踪光伏发电装置，包括太阳能电池组件、电池组件安装框架、前支柱以及后支柱，所述太阳能电池组件固定连接在电池组件安装框架上，该电池组件安装框架支承于所述前支柱和后支柱上，所述前支柱的数量为一根，该前支柱通过球形铰链连接于所述电池组件安装框架上，该前支柱为长度固定的杆式结构；所述后支柱数量为两根，该两后支柱的上端通过球形铰链连接于所述电池组件安装框架上，该两后支柱的下端分别通过球形铰链支承在底座上，该两后支柱为可调节长度的杆式结构。

在上述结构中，由于采用单根前支柱，且其通过球形铰链与所述电池组件安装框架相连，其在为太阳能电池组件与电池组件安装框架提供承重支撑的同时，球形铰链作为一个支点，电池组件安装框架可以在球形铰链上较大范围内任意调节方向位置；同时所述前支柱为长度固定的杆式结构，可以保证其具有较高的结构刚性。