[发明专利]一种可调叶片式仿生光伏发电装置

说明书

一种可调叶片式仿生光伏发电装置，包含基座、支架、叶柄、光伏叶片；支架为树状结构，包含主干、枝干，所述主干固定安装在基座上，枝干固定安装在主干上；所述叶柄为两副构件，一端通过第一转动副与枝干连接，另一端通过第二转动副与光伏叶片连接，通过第一转动副的回转轴线与第二转动副回转轴线垂直设计，可使光伏叶片通过姿态调整始终面向太阳。基座上表面安装有无线充电装置，主干或枝干上安装有无线通讯及照明装置。该种可调叶片式仿生光伏发电装置光伏叶片立体散布，外形美观，抗风能力强，独特的叶柄设计可使光伏板通过姿态调整正对阳光，大幅提升了光电转换效率。该发电装置能充分利用碎片时间，使停留在基座上表面的移动设备接近满电。

技术领域

本发明涉及生态仿生光伏发电系统领域，特别是一种可调叶片式仿生光伏发电装置。

背景技术

随着化石燃料的日渐枯竭，以及日益严峻的全球气候变暖问题，太阳能作为一种可再生能源，变得越来越重要，光伏发电作为利用太阳能最有效的途径被广泛应用。光伏发电装置主要通过光伏板实现光电转换，常见于远郊光伏发电场以及乡村并网发电系统，城市环境下光伏发电多应用于道路照明，当前大多数光伏发电装置结构简单，光伏板多通过框架结构安装在同一平面上，占地面积相对较大，外形不美观，光电转换效率低。为了进一步扩大光伏发电的适用场景，并使光伏发电装置更具观赏性，国内外公司及机构推出了一种生态仿生光伏发电系统，该系统是将光伏发电系统与各种仿生树相结合，形成各种功能组合的多用途发电装置，通常具有外形美观，占地面积小等特点，相比传统光伏发电装置具有较大优势。

在生态仿生光伏发电系统领域，最具代表性的作品是以色列Sologic公司研发并推出的太阳能树（eTree），以及国内信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司推出的光伏树。太阳能树（eTree）由主干、枝干以及安装的多片光伏板构成，能提供电力充电、免费Wi-Fi以及冷水，其光伏板位于不同平面内，不仅坑风能力强，而且具有较好的发电效率；光伏树主要由仿生树干和安装在树冠上的大片光伏板列阵构成，光伏板列阵水平安装，该种光伏树虽然结构简单，但在抗风性、美观性及光电转换效率等方面相比太阳能树（eTree），具有一定差距。

虽然近两年生态仿生光伏发电系统已取得了一定的成果，但不论太阳能树（eTree）还是光伏树，系统运行后叶片空间位姿均无法调整，致使安装在仿生树上的光伏面板无法通过姿态调整而以最佳的角度接收太阳光，进而无法实现最佳的发电效率。如何提出一种主干可旋转树状光伏发电装置，使其不仅具有较好的抗风能力，而且每片光伏叶片均可通过姿态调整正对太阳光，使光伏板具有最佳的光电转换效率，已成为一个亟需解决的工程问题。

发明内容

本发明的目的是基于现代机构学原理提出一种可调叶片式仿生光伏发电装置，不仅具有树状外形、抗风能力强，而且每片光伏叶片均可通过姿态调整正对太阳光，使该光伏发电装置具有更佳的光电转换效率。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种可调叶片式仿生光伏发电装置，包含基座、支架、叶柄、光伏叶片；所述支架固定安装在基座上；所述叶柄为含两转动副的构件，一端通过第一转动副与支架连接，另一端通过第二转动副与光伏叶片连接，所述叶柄上第一转动副的回转轴线与第二转动副回转轴线垂直；所述支架为树状结构，包含主干、枝干，所述支架通过主干固定安装在基座上，所述枝干固定安装在主干上；所述叶柄通过第一转动副安装在支架的枝干上；为了便于叶柄安装在枝干上，同时增加美观性，所述第一转动副的回转轴线应与水平面倾斜而非垂直，当基座固定在水平面上时，光伏叶片可通过叶柄实现两自由度姿态调节，从而与太阳入射角度垂直，进而以最佳的角度接收太阳光，该种可调叶片式仿生光伏发电装置相比太阳能树和光伏树，大幅提升了光伏叶片的光电转换效率；另外，由于支架采用树状结构，光伏叶片通过叶柄安装在枝干上，从而使该种可调叶片式仿生光伏发电装置的光伏叶片以立体形状排列，大幅提高了光伏叶片受光面积，进一步提高了光伏叶片的发电功率。另外，由于光伏叶片散状排列，相比光伏树和现有光伏逐日装置具有更佳的抗风能力。