[發(fā)明專利]季節(jié)可調(diào)單軸光伏跟蹤支架的蓄能式驅(qū)動系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811237065.2
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109495063B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32;F24S30/425;F24S50/20;H02J7/35;G05F1/67;H02H7/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王蕊轉(zhuǎn)

本發(fā)明公開了一種季節(jié)可調(diào)單軸光伏跟蹤支架的蓄能式驅(qū)動系統(tǒng)，從光伏電池板獲取能量輸入，包括一個基于電容器的短時電能儲存子系統(tǒng)和一個基于配重塊勢能的機械能儲存子系統(tǒng)，所儲能量用于驅(qū)動季節(jié)可調(diào)單軸光伏跟蹤支架按太陽高度角的年變化規(guī)律動作。針對季節(jié)可調(diào)光伏跟蹤支架一年一個往返的超慢動作特征，設(shè)計了電容器小電流慢速充電，大電流短時放電驅(qū)動電機的間歇式工作方式，有效減小了電池板和電源變換器的功率需求，進而降低了設(shè)備整體造價。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽跟蹤裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及季節(jié)可調(diào)單軸光伏跟蹤支架的蓄能式驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光伏跟蹤支架廣泛應(yīng)用于太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，其功能是通過調(diào)整跟蹤支架的工作角度，使支架上安裝的光伏電池板跟蹤太陽的空間位置，達到最大化接收太陽輻射能量的目的。

完全跟蹤太陽的空間運動需要方位角和俯仰角兩個角度的跟蹤，這種支架稱為雙軸跟蹤支架。為了提高光伏跟蹤支架的費效比，可以將方位角和俯仰角中的一個固定而只跟蹤另一個，這種跟蹤支架稱為單軸跟蹤支架。旋轉(zhuǎn)軸近似平行地平面的單軸光伏跟蹤支架稱為平單軸。平單軸光伏跟蹤支架又可以分為“南北平單軸”和“東西平單軸”兩種。

所謂南北平單軸是指主旋轉(zhuǎn)軸南北向布置，電池板平面的法線自東向西跟蹤太陽方位角的變化；所謂東西平單軸是指主旋轉(zhuǎn)軸東西向布置，電池板法線方向跟蹤太陽高度角的變化。南北平單軸需要每天自西向東跟蹤太陽方位角變化，并在太陽落下后返回。

由于一天之中太陽高度角的變化范圍較小，電池板與太陽光之間的余弦效應(yīng)較弱，因此東西平單軸跟蹤支架通常不考慮跟蹤每天太陽高度角的變化，只需要隨一年中季節(jié)變化調(diào)整光伏跟蹤支架的平均俯仰角即可。這種按一年中季節(jié)變化調(diào)整俯仰角度的東西平單軸光伏跟蹤支架也被稱為“季節(jié)可調(diào)單軸光伏跟蹤支架”。

由于跟蹤動作的規(guī)律不同，每日實時跟蹤太陽方位角的南北平單軸與按季節(jié)調(diào)整俯仰角的東西平單軸跟蹤支架在結(jié)構(gòu)上有以下重要區(qū)別：

在驅(qū)動系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)方面，南北平單軸由于動作頻繁，每天一個調(diào)節(jié)往返，因此其末級驅(qū)動機構(gòu)多采用盤式減速機和電動推桿等有軸承和潤滑的結(jié)構(gòu)。季節(jié)可調(diào)東西平單軸每年一個調(diào)節(jié)往返，其動作頻次顯著低于南北平單軸，全使用壽命周期內(nèi)只有數(shù)十次調(diào)節(jié)往返，因此其末級驅(qū)動機構(gòu)多采用剪式千斤頂和齒輪齒條等簡易驅(qū)動結(jié)構(gòu)。

在驅(qū)動系統(tǒng)跟蹤動作原理方面，實時動作的南北平單軸通常需要采用電動機驅(qū)動，因此需要配備電源和供電電纜等設(shè)備以支持電動驅(qū)動系統(tǒng)工作。南北平單軸的驅(qū)動電源通常有“廠用電集中配送”和“現(xiàn)場光伏電池板取電”兩種工作模式。采用廠用電集中配送方式時需要在光伏發(fā)電廠內(nèi)敷設(shè)大量的供電專用電纜，施工復(fù)雜成本較高。采用現(xiàn)場光伏電池板直接取電的供電方式時通常要求電池板功率與驅(qū)動電機功率相當(dāng)。并需要為供電系統(tǒng)配備大容量蓄電池，用于確保在太陽輻照度下降光伏電池板發(fā)電量不足時，跟蹤系統(tǒng)具有足夠電能將電池板回轉(zhuǎn)復(fù)位到第二天的發(fā)電位置，或者在極端天氣下無法發(fā)電時將電池板旋轉(zhuǎn)至抗風(fēng)復(fù)位位置。由于需要較大容量的光伏發(fā)電裝置和儲能蓄電池，傳統(tǒng)的光伏電池板現(xiàn)場自取電工作方式設(shè)備投資較大。

而東西平單軸由于角度變化速度極慢，通常采用人工按季節(jié)或月份進行手動調(diào)節(jié)的工作原理，省去了昂貴的電氣系統(tǒng)，有效降低了跟蹤支架系統(tǒng)的成本。由于季節(jié)可調(diào)東西平單軸光伏跟蹤支架多采用人工按季節(jié)手動調(diào)整的工作方式，因此這種光伏跟蹤支架也被簡稱為“手動可調(diào)支架”。

季節(jié)可調(diào)光伏跟蹤支架采用按季節(jié)人工手動調(diào)整的工作方式，調(diào)整的時間間隔大，導(dǎo)致跟蹤支架動作不及時，電池板與太陽光線之間的平均余弦效應(yīng)加大，損失了一定比例的光伏發(fā)電量。

季節(jié)可調(diào)光伏跟蹤支架的初始建設(shè)成本較低，但是電站運行過程中人工手動調(diào)整的工作量較大，導(dǎo)致后期的維護成本較高。

發(fā)明內(nèi)容