[發明專利]單軸式太陽追蹤器系統與裝置以及抗風鎖裝置

無效

• 申請號: 201010192747.3
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN102142795A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 廖恒俊
• 申請（專利權）人: 廖恒俊
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;G05D3/00;E05B47/02
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

【技術領域】

本發明涉及太陽能應用技術領域，尤其涉及一種種安裝容易、成本較低，且提供電磁式抗風鎖裝置的單軸式太陽追蹤器系統及裝置，可以抵擋風勢強勁的颶風或臺風。在全球追求使用綠色能源的風潮之下，太陽能發電廠使用單軸式太陽追蹤器的情況也就愈來愈普遍，因為不僅可以降低成本、提高對風的抵抗力，而且也便于大型太陽能發電廠進行安裝，尤其是低緯度的熱帶地區。所述單軸式太陽追蹤器以多個旋轉柱支撐，并使用一或兩個線性驅動器的驅動機制來旋轉。單軸式太陽追蹤器同時配備一抗風鎖裝置，讓太陽追蹤器在颶風或臺風等強風狀態下仍可以固鎖在水平中間位置。此外，所述步進式抗風鎖裝置亦用于固定會隨線性驅動器每一階段驅動的太陽追蹤器，讓太陽追蹤器在強風情況下也能順利運作。

【背景技術】

降低二氧化碳和其他污染物的產生以抑制全球暖化，是世界各國共同努力的目標。因此，未來使用大型太陽能板或是使用無污染的太陽能電廠也已成為綠能革命發展的方向。雖然太陽能板裝設在一般住宅區屋頂上的情形已越來越普遍，然而目前太陽能板的安裝方式并未能有效地利用太陽能。例如太陽能板和太陽斜射相對于垂直線的角度會使得能源吸收效率必須再乘以一余弦(cos)系數。太陽能板如果采水平放置收集太陽能，則從日出到日落的能源收集率，將只占一天所接收的太陽能源的64％，若進一步考慮現今硅晶太陽電池的貯存率大約為16％，則每天被太陽能板所接收的太陽能源當中，能有效利用的能源僅占10％。換言之，如果使用固定式、無追蹤太陽功能的太陽能板，則從日出到日落的太陽能源，大約會損失36％。然而，太陽追蹤器在現今市場上的價格并不便宜。如果太陽追蹤器的費用比它所裝載的太陽能板高出36％，人們不一定會考慮使用太陽追蹤器，因為它并不值得花錢投資。此外，太陽追蹤器上的可動零件理所當然地會比固定裝置容易出現故障。

太陽能發電廠裝設單軸式太陽追蹤器已不新奇。傳統的太陽熱能拋物面反射槽多使用安裝在單軸式太陽追蹤器上以收集太陽能，但是拋物線反射槽必須連接很長的距離才能將水加熱以產生足夠的高溫蒸汽來推動渦輪發動機。安裝太陽能板的單軸式太陽追蹤器，一般都希望尺寸愈小愈好，理由如下：(1)太陽追蹤器的結構必須可以抵御強風，而結構愈低就愈能抵御強風；(2)小型太陽追蹤器不需大機器安裝，但愈容易讓普通身高的維修人員來進行維修及替換；(3)安裝大型結構機器的成本支出較大。所以設計太陽追蹤器時，一定要考慮到使用最少人力及花費最少的機器成本。

此外，另一項關于太陽追蹤器的重要問題是，如何對抗臺風或颶風等超乎尋常的強風。太陽熱能拋物面反射槽只能裝設在沒有颶風或臺風的地方，而且還需要特別穩固的結構來抵擋風力。相反地，太陽光電發電系統則要興建在地球上任何有日照的地方，因此所述結構必須要能在颶風季或臺風季時抵御強風。

【發明內容】

根據上述對于單軸式太陽追蹤器的討論，本發明提出使用多個低架構(lowprofile)柱子來安裝單軸式太陽追蹤器。較佳實施例為使用螺旋柱頭的螺旋樁以快速安裝。螺旋柱不僅能減少安裝時間、使用最少的機械裝置、花費最少的人力成本，也能提供一種不使用混凝土材料而以更環保的方式建造太陽能發電廠。

另一方面，本發明提出使用一或兩個線性驅動器來驅動整個太陽追蹤器。所述太陽追蹤器既簡化了驅動機制，也節省了可動零件的成本。本發明也使定期維修及可動零件更換的工作變得很簡單，這可以讓太陽能發電廠以最小停機時限持續運作。

再另外一方面，本發明提出一種新的自動抗風鎖裝置，讓太陽追蹤器得以鎖定在中間水平位置，可以避免昂貴又沉重的太陽能板遭受臺風或颶風的侵害。最簡單的固鎖方式是使用手動式T桿插入固定，也可以使用由追蹤控制器控制的電磁鎖裝置。此外，本發明的抗風鎖裝置可以進一步用于逐步強風鎖隨太陽追蹤器轉動而逐步鎖定。因此，本發明所揭露的太陽追蹤器變成堅固而靈活的追蹤器，適用于世界各種季節性的強風情況。

最后，為了改善遮蔽效應會降低太陽追蹤器輸出功率的影響，本發明在太陽能板與太陽能板之間采一排接一排的串聯方式來連接，而不是傳統上在同一塊面板上進行串聯連接。通過太陽能板一排接一排開始發電來解決遮蔽效應的問題，而不會使整塊面板因為遮蔭之故而失效。