[发明专利]一种实现光能高效转换的光伏支架

说明书

技术领域

本发明涉及新能源太阳能电池板领域，具体涉及一种实现光能高效转换的光伏支架。

背景技术

目前，光伏支架都是为了追踪最佳太阳入射角，太阳入射角指太阳直射光线与壁面法线之间的夹角，太阳入射角随太阳方位角、高度角、光伏支架装置倾斜度的不同而改变。对于光伏支架而言，最佳太阳入射角位于光伏支架设备能量转换部分所在平面与太阳光线垂直的位置，通过设置最佳入射角方位可大量提高太阳辐射量，增大光电转换率，提高发电效率。目前在现有技术中，根据当地地理位置可分别选用固定式光伏系统、单轴追踪系统或双轴追踪系统等。固定式光伏系统采用固定角度安装，为了最大程度地获得太阳辐射量都会选择最佳倾角进行安装，即以最佳倾角安装后，光伏支架能量转换部分所在平面能够获得比其它任何安装角度更多的太阳总辐射量，但是，由于太阳方位角和高度角随时间及季节不断变化，从而使得太阳辐射量不能够得到充分利用。

单轴追踪系统与双轴追踪系统都是基于太阳运动轨迹的系统，又以跟踪系统所用到的旋转轴数来区分的。对于单轴追踪系统而言，以南北水平轴单轴跟踪系统为例，即旋转水平为南北方向安装，用以跟踪太阳，与此类似的还有东西轴单轴追踪系统，它们一般都只是在太阳方位角上进行跟踪，而没有对太阳高度角进行跟踪，其发电效率虽然比固定式光伏系统有所提高，但还是没有充分地利用太阳辐射量。而双轴追踪系统是对太阳全方位的跟踪，以水平轴旋转来跟踪太阳高度角，以垂直轴旋转来跟踪太阳的方位角，这种系统比单轴追踪系统的发电效率更高，但是其存在结构复杂、故障率高、能耗高、成本高、占地面积大等缺陷。

其次，以上三种光伏支架的面板易受自然因素影响，如自然环境所产生的风沙、灰尘、霜、雪等落其表面后，必然会导致光伏支架发电效率降低，甚至出现不能转换发电的问题。例如光伏支架出现的积尘遮挡效应，由于灰尘的覆盖，使得光伏板表面的透射性减弱，从而到达光伏板表面上的光强减弱，从而使得光电效应减弱，光伏发电量减少。另如光伏支架出现的积尘温度效应，灰尘作为导热系数较小的物质，附在光伏支架表面阻挡光伏板的热量向外传递，这就很有可能使得光伏电池板自身热量得不到释放，光伏电池板的温度越来越高，影响光伏电池板发电的效率，同时还可能导致光伏电池板出现局部过热的现象，即“热斑效应”。再如光伏支架出现的积尘腐蚀效应，从光伏支架表面整体来看，由于酸性或碱性灰尘对光伏表面的腐蚀，或者清洁不当造成光伏支架表面粗糙度增加，发射光能量增大，折射光的能量减少，使得入射到光伏支架表面的光照强度减弱，从而导致光电效应减弱，发电量减少。

为了清扫光伏支架面板，目前市场上常采用清扫车、机器人、喷雾清洗、人工清扫等方式。清扫车只针对固定式光伏系统清扫，对单轴、双轴系统使用困难，并且清洁度一般，光伏表面容易刮伤，工作效率低，耗水量大，成本高。机器人清扫的清洁度好，工作效率高，但是其耗水量大，成本高。喷雾清洗同样具有清洁度好的优点，但其工作效率低，耗水量大，成本高。人工清扫的清洁度一般，光伏表面容易刮伤，工作效率低，成本高。另外，以上清扫方式均占用光伏支架的发电时间，且用水清扫容易在光伏支架表面形成热斑效应，特别是在水资源缺乏的地域，实现成本高。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的光伏支架存在上述诸多技术问题和不足，提供一种实现光能高效转换的光伏支架。该光伏支架通过追踪太阳最佳入射角，提高太阳辐射量、光电转换率以及发电效率。

为了达到上述目的，本发明提供的一种实现光能高效转换的光伏支架，包括：固定架、支撑柱、转动机构、驱动机构、仰角斜轴、旋转动力装置和旋转控制机构；所述的旋转动力装置支撑于支撑柱的顶部，所述的仰角斜轴固定于旋转动力装置上，该仰角斜轴的一端设有驱动机构，所述的固定架沿仰角斜轴的轴线方向搭设于仰角斜轴的上方，用于固定太阳能电池板；所述转动机构的一端与固定架固定，其另一端套设于仰角斜轴上，并通过驱动机构驱使该转动机构围绕仰角斜轴转动；所述的旋转控制机构连接驱动机构和旋转动力装置，该旋转控制机构通过设定的太阳运行轨迹控制驱动机构和旋转动力装置分别执行转动机构的方位角转动和仰角斜轴的仰角转动，使得太阳光线保持垂直入射在太阳能电池板上。