棚式智能迎光太阳能发电装置的制作方法

1.本发明涉及太阳能发电装置，特别涉及一种棚式智能迎光太阳能发电装置。


背景技术：

2.近年来，国际社会统一达成共识：应用清洁能源，防止地球升温，使得太阳能发电装置的应用越来越广泛，其中追光型太阳能发电系统是发电效率最高的。现有追光型太阳能发电系统有单轴和双轴，单立柱和双立柱支架两种形式和结构，该系统存在：发电太阳能电池组大面积组合，倾斜放置于追光控制装置之上，从而导致太阳能发电电池板迎风面积大，水平风阻大这一原生性问题，导致单组追光型太阳能发电系统安装需要非常大的横向应力强度。其安装必须破坏土地，在土地里挖或打深桩、浇筑混凝土；同时需要坚固的支柱、支架，妨碍农林牧副渔作业；另外，为了避免太阳能板组相互阻挡阳光，必须大间隔设置，导致单位土地面积的采光率、发电量均没有任何优势。上述缺陷导致追光型太阳能发电装置存在：应用场景范围少；故障率偏高；清洗困难；单位土地面积内发电效率仍有提高空间等天然缺陷和不足。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种棚式智能迎光型太阳能发电装置，以解决现有追光型太阳能发电系统太阳能发电电池板迎风面积大，水平风阻大，安装需要破坏土地，同时需要坚固的支柱和支架的问题。可以大幅提高单位土地面积的发电量，同时对所用土地的农、林、牧、副、渔、草养殖、种植作业、通行影响很小。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种棚式智能迎光太阳能发电装置，包括多功能智能控制中心、低风阻智能迎光发电盘、仿生支架及多功能智能集成蓄电柜组，其中仿生支架上设有多个低风阻智能迎光发电盘，多个低风阻智能迎光发电盘通过电缆与多功能智能集成蓄电柜组连接，多功能智能集成蓄电柜组包括依次串、并联的多个多功能智能集成蓄电柜；多功能智能控制中心通过电缆与多功能智能集成蓄电柜和低风阻智能迎光发电盘连接。
5.所述低风阻智能迎光发电盘包括盘体、旋转驱动机构、迎光角度调节机构及多组太阳能发电板组件，其中盘体与所述仿生支架转动连接，旋转驱动机构设置于所述仿生支架上，且与所述盘体连接，旋转驱动机构用于驱动所述盘体转动；多组太阳能发电板组件可转动地设置于盘体上；迎光角度调节机构设置于盘体上且与多组太阳能发电板组件连接，迎光角度调节机构用于调节多组太阳能发电板组件的迎光角度，使发电期的太阳能板始终保持最佳发电迎角。
6.所述盘体包括外环及平行设置于该外环内的多个太阳能板支撑架，其中外环的外圆周上设有导风槽；多组所述太阳能发电板组件与所述太阳能板支撑架垂直连接。
7.所述太阳能发电板组件包括太阳能板转轴及设置于太阳能板转轴上的多个太阳
能发电板，太阳能板转轴与各所述太阳能板支撑架转动连接，各所述太阳能发电板位于相邻的两个所述太阳能板支撑架之间。
8.所述迎光角度调节机构包括迎光角度调节齿轮、减速齿轮组、伺服电机及连杆联动机构，其中迎光角度调节齿轮设置于任意一个所述太阳能发电板组件的太阳能板转轴上，伺服电机设置于所述盘体上，且输出端通过减速齿轮组与迎光角度调节齿轮啮合；多组所述太阳能发电板组件通过连杆联动机构依次连接。
9.所述连杆联动机构包括太阳能板连接杆和多个联接曲柄，其中太阳能板连接杆与所述太阳能板转轴垂直设置，多个所述太阳能发电板组件中相对应的一组太阳能发电板的下端通过多个联接曲柄与太阳能板连接杆铰接。
10.所述盘体的上方设有防鸟装置，所述防鸟装置包括横向及纵向设置的细不锈钢丝，横向设置的细不锈钢丝位于各所述太阳能板支撑架的上方，纵向设置的细不锈钢丝位于各所述太阳能板转轴的上方，各细不锈钢丝通过设置于所述太阳能板支撑架上的多个尖锐锥形不锈钢丝支架支撑。
11.所述旋转驱动机构包括旋转齿圈、齿轮及减速电机，其中旋转齿圈设置于所述盘体上，减速电机设置于所述仿生支架上，齿轮设置于减速电机的输出端且与旋转齿圈啮合。
12.所述仿生支架为由多个六角形单体支架连接成的蜂窝状结构，每个六角形单体支架上水平放置一所述低风阻智能迎光发电盘；所述六角形单体支架上沿周向上设有用于支撑所述低风阻智能迎光发电盘的多个旋转托辊。
13.所述多功能智能集成蓄电柜包括柜体及设置于柜体内的若干蓄电池组模块，其中柜体的顶部设有雨搭，柜体上设有冷热温度调节器及消防系统；所述多功能智能控制中心设置于一所述多功能智能集成蓄电柜内。
14.本发明的优点及有意效果是：本发明具有高度智能化，功能多、应用范围广、单位土地面积发电效率高、安全性高、能耗低、占用空间小、寿命长、成本低、故障率低、美观等优点，对发展高效绿色能源，实现双碳目标具有积极、实际的作用。
15.本发明采用仿蜂巢的六角形单体支架组网后整体形成蜂窝结构，节约成本，坚固耐用；采用智能迎光控制软+硬件控制带导风环的百叶盘型太阳能发电盘按设定程序（依据地理位置、光照特征）自动平行旋转，并按设定程序自动上下调整百叶结构的太阳能发电电池板角度，能实现盘内每块太阳能电池板全年日出至日落期间内均能始终保持太阳直射光的角度，可以大幅提高单位面积太阳能发电电池板发电效率和总发电量并能够提供更平稳的日电力输出。
附图说明
16.图l 为本发明棚式智能迎光太阳能发电装置的整体轴测图；图2为本发明中低风阻智能迎光发电盘及六角形单体支架的主视图；图3为图2的俯视图；图4为本发明中低风阻智能迎光发电盘的轴测图；图5 为本发明中低风阻智能迎光发电盘的局部视图一；图6 为本发明中低风阻智能迎光发电盘的局部视图二；图7 为本发明中低风阻智能迎光发电盘的局部视图三；
图8 为本发明中低风阻智能迎光发电盘的局部视图四；图9 为本发明中低风阻智能迎光发电盘的局部视图五；图10为本发明中多功能智能控制中心的轴测图；图11为本发明中多功能智能集成蓄电柜的轴测图；图中：300为多功能智能集成蓄电柜，310为蓄电池组模块，320为搬运卡槽，400为连接电缆，500为多功能智能控制中心，510为智能双向逆变器，520为智能控制中心集成电路，530为自动灭火器，540消防站，550为充电枪，560为冷热温度调节器，600为低风阻智能迎光发电盘，601为导风槽，610为太阳能发电板，611为联接曲柄，612为太阳能板连接杆，620为太阳能板支撑架，630为旋转齿圈，640为齿轮，650为减速电机，660为连接吊耳，670为细不锈钢丝，680为锥形不锈钢丝支架，690为太阳能板转轴，700为仿生支架，710为支腿，720为三角形斜梁，730为旋转托辊，800为迎光角度调节齿轮，810为减速齿轮，820为伺服电机，821为电机主动齿轮，900为调心推力滚子轴承。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
18.如图1所示，本发明提供的一种棚式智能迎光太阳能发电装置，包括多功能智能控制中心500、低风阻智能迎光发电盘600、仿生支架700及多功能智能集成蓄电柜组，其中仿生支架700上设有多个低风阻智能迎光发电盘600，多个低风阻智能迎光发电盘600通过电缆400与多功能智能集成蓄电柜组连接，多功能智能集成蓄电柜组包括依次串联的多个多功能智能集成蓄电柜300；多功能智能控制中心500通过电缆400与多功能智能集成蓄电柜300和低风阻智能迎光发电盘600连接。
19.如图1-3所示，本发明的实施例中，仿生支架700为由多个六角形单体支架连接成的蜂窝状结构，互相共享支柱，从而实现整体支架组（或支架群）用最少的支架材料承受最大的多角度应力的优势。每个六角形单体支架上水平放置一低风阻智能迎光发电盘600；六角形单体支架上沿周向上设有用于支撑低风阻智能迎光发电盘600的多个旋转托辊730，如图5所示。
20.如图2所示，本发明的实施例中，六角形单体支架的底部沿周向等间距设有多个支腿710。进一步地，各支腿710通过三角形斜梁720与六角形单体支架连接，以便提高仿生支架的稳定性。
21.本发明的实施例中，低风阻智能迎光发电盘600包括盘体、旋转驱动机构、迎光角度调节机构及多组太阳能发电板组件，其中盘体的中心通过调心推力滚子轴承900与仿生支架700转动连接，如图7所示。旋转驱动机构设置于仿生支架700上（也可以安装在迎光发电盘支架上），且与盘体连接，旋转驱动机构用于驱动盘体转动；多组太阳能发电板组件可转动地设置于盘体上；迎光角度调节机构设置于盘体上且与多组太阳能发电板组件连接，迎光角度调节机构用于调节多组太阳能发电板组件的迎光角度。上述机构在多功能智能控制中心管理和控制下按照设定程序和手动、遥控、远程控制下按指令工作。
22.如图3-4所示，本发明的实施例中，盘体包括外环及平行设置于该外环内的多个太阳能板支撑架620，多组太阳能发电板组件与太阳能板支撑架620垂直连接，形成百叶型太
阳能发电板组。
23.进一步地，盘体采用带导风槽的圆盘型结构，即外环的外圆周上设有导风槽601，导风槽601为环形结构，其外表可以按需设计色彩和图案，具有美观、环境融合度高的优点。导风槽601还能大幅度降低太阳能发电电池板组的横向风阻，提高强风环境下发电板组的安全稳定性，可实现太阳能发电装置地表浮置，不破坏土壤、水域，通过设定对应的支架高度能实现发电盘（或组网后的发电棚）下通车、种植、养殖、存储、作业等需求，大大扩展了太阳能发电装置的设置、使用范围，大幅提高太阳能发电场单位土地面积的采光率。
24.如图5所示，本发明的实施例中，旋转驱动机构包括旋转齿圈630、齿轮640及减速电机650，其中旋转齿圈630设置于盘体的外环上，减速电机650设置于仿生支架700上，齿轮640设置于减速电机650的输出端且与旋转齿圈630啮合。减速电机650驱动齿轮640转动，齿轮640通过旋转齿圈630驱动盘体转动。
25.如图3-4所示，本发明的实施例中，太阳能发电板组件包括太阳能板转轴690及设置于太阳能板转轴690上的多个太阳能发电板610，太阳能板转轴690与各太阳能板支撑架620转动连接，且与太阳能板支撑架620垂直，各太阳能发电板610位于相邻的两个太阳能板支撑架620之间。
26.如图6-7所示，本发明的实施例中，迎光角度调节机构包括迎光角度调节齿轮800、减速齿轮组、伺服电机820及连杆联动机构，其中迎光角度调节齿轮800设置于任意一个太阳能发电板组件的太阳能板转轴690上，伺服电机820设置于盘体上，且输出端通过减速齿轮组与迎光角度调节齿轮800啮合；多组太阳能发电板组件通过连杆联动机构依次连接。具体地，减速齿轮组包括齿轮箱及设置于齿轮箱内的减速齿轮810和电机主动齿轮821，其中电机主动齿轮821与伺服电机820的输出轴连接，且与减速齿轮810啮合，减速齿轮810与迎光角度调节齿轮800啮合，减速齿轮810的直径小于电机主动齿轮821的直径。伺服电机820驱动电机主动齿轮821转动，电机主动齿轮821通过减速齿轮810驱动迎光角度调节齿轮800转动，从而带动安装有迎光角度调节齿轮800的太阳能板转轴690转动，进而通过连杆联动机构带动多组太阳能发电板组件一同转动，以便调整太阳能发电板610的俯仰角度。
27.如图7所示，本发明的实施例中，连杆联动机构包括太阳能板连接杆612和多个联接曲柄611，其中太阳能板连接杆612与太阳能板转轴690垂直设置，多个太阳能发电板组件中相对应的一组太阳能发电板610的下端通过多个联接曲柄611与太阳能板连接杆612铰接。
28.进一步地，如图8-9所示，盘体的上方设有防鸟装置，防鸟装置包括横向及纵向设置的细不锈钢丝670，横向设置的细不锈钢丝670位于各太阳能板支撑架620的上方，纵向设置的细不锈钢丝670位于各太阳能板转轴690的上方，各细不锈钢丝670通过设置于太阳能板支撑架620上的多个锥形不锈钢丝支架680支撑。细不锈钢丝670用于鸟类停留，防止鸟类在太阳能电池板上停歇排泄，损害发电电池板的特殊作用。
29.本发明的实施例中，采用了多项仿生学原理，其中低风阻智能迎光发电盘600主要采用仿向日葵原理，支架采用仿蜂巢原理：多个发电盘共享六角形支架，组合形成蜂巢状棚式结构。这种形式应用大幅提高了多方向应力，具有安全、稳定的优点并可以大幅提高单位土地面积发电量。减少棚下暴晒、减低水份蒸发。低风阻智能迎光发电盘600采用水平方向放置，可以实现较低的横向风阻，大幅提高（耐强风）安全性，、使得太阳能发电装置在陆地
安装设置时不必在土壤内打桩，可以（压块固定）地表浮置；在水面漂浮使用时对浮体和锚锭的强度要求也大幅降低，不仅节约成本还环保。因而大幅拓展了太阳能发电站的安装应用范围，可以广泛应用于田野、草原、仓库、棚舍、庭院、道路、低矮经济林地、内陆水域、近海水面、沼泽、滩涂、盐田、农田、建筑屋顶等地。
30.如图10-11所示，本发明的实施例中，多功能智能集成蓄电柜300包括柜体及设置于柜体内的若干蓄电池组模块310，其中柜体的顶部设有雨搭，柜体上设有冷热温度调节器560及消防系统；每个蓄电池组模块310均设置有方便搬运机器人安装、搬运时的卡槽，可以实现机器人换电池组。消防系统包括自动灭火器530和消防站540，自动灭火器530设置于雨搭的下方，消防站540设置于柜体的一侧，包括多个灭火器。冷热温度调节器560用于保持蓄电池组模块310始终处于较佳的工作状态，防止蓄电池充放电过程中过热发生燃烧或爆炸以及温度过低充电不足（对于特殊低温和特殊高温地区，电池盒外还要设置具有防火功能的保温层）。柜体的一侧还设有充电枪550。
31.如图10所示，本发明的实施例中，多功能智能控制中心500设置于一多功能智能集成蓄电柜300内。多功能智能控制中心500包括智能双向逆变器510和智能控制中心集成电路520。
32.具体地，多功能智能控制中心500按区域日照数据编程，控制电动机及减速机和发电盘齿圈在横向小于180度范围内从日出至日落期间内时时横向旋转调节发电盘的整体方向，并在小于180度范围内上下方向调整圆盘内各列发电板俯仰度，从而达到整个发电盘内全部发电太阳能板全年从日出至日落始终保持迎着太阳光的角度，实现每块发电电池板单日和全年最长直射发电时间，在下雪时、冰雹是则可以竖立，防止落雪和冰雹。整体结构具有单块太阳能发电电池板发电效率高、日发电时间长、总发电量大，日发电输出更平稳；结构简单、稳定性高的优点。
33.具体地，多功能智能控制中心500具有智能温度控制系统，可以保持智能储电电池始终处于最佳的工作状态。多功能智能控制中心500还具有智能逆变器和用于储电、电网调峰、换电、充电功能的智能储电电池组、自动消防功能的灭火系统和备用灭火器，是一个集市电调峰、储能、应急电源、电动汽车充（直流）电、换电池组，电动自行车充（直流）电、换电、消防站等多功能综合一体化设备。
34.优选地，多功能智能控制中心500还具有气象信息采集和无线通讯和视频监控模块，可以实现局部气象数据采集、远程通讯、远程监管、远程控制。
35.具体地，连接线缆400是由直流线缆、交流线缆、信号电缆组成的强弱电网络。分别实现太阳能发电盘与蓄电池、直-交流逆变器之间的直流电传输；逆变器与市电的交流电传输以及交流（市电）-直流逆变器-蓄电池之间的交流电传输；太阳能发电盘-智能控制中心-蓄电池组-气象感应组件-市电等软硬件之间的信号传输，实现发电盘智能控制、智能发电、智能储电、电网智能调峰、智能换电、智能充电、自动消防等作用。
36.本发明采用仿蜂巢的六角形单体支架组网后整体形成蜂窝结构，节约成本，坚固耐用；采用智能迎光控制软+硬件控制带导风环的百叶盘型太阳能发电盘按设定程序（依据地理位置、光照特征）自动平行旋转，并按设定程序自动上下调整百叶结构的太阳能发电电池板角度，能实现盘内每块太阳能电池板全年日出至日落期间内均能始终保持太阳直射光的角度，可以大幅提高单位面积太阳能发电电池板发电效率和总发电量并能够提供更平稳
的日电力输出。本装置还具有大幅提高单位土地面积遮阴率，减少太阳光照射、暴晒地表、作物或水面，降低发电盘下的土地、水域温度，减少发电盘下方水分蒸发，减少地球升温作用；本装置还可以通过人工远程控制，在冰雹、落雪、作业、清洗及特殊采光需求时，人工控制太阳能发电电池板保持平铺、上下直立或发电面向下倾斜，起到防雹减少冰雹对发电盘下农作物，动物、设施、汽车损害和防落雪的功能，并且容易清洗太阳能板，大幅减低了清洗太阳能板的劳动强度，提高了工作效率，并能实现机器人作业。百叶盘型太阳能发电盘还设有防鸟装置。多功能智能控制中心采用共享中央智能控制电路，智能逆变器及蓄电池一体化设计，可离网使用，也可并网或余电上网、调峰储电，还可以直接作为充电桩和换电站使用。节约空间，方便使用和维修；多功能智能控制中心和多功能可移动蓄电池柜均具有温度控制系统，可以保持储电电池始终处于较佳的工作状态，防止蓄电池充放电过程中过热发生燃烧或爆炸或过冷无法充电。多功能智能控制中心和多功能可移动蓄电池柜还具有用于储电、电网调峰、换电、充电功能的智能储电电池组和相应的智能充放电控制系统、自动消防功能的灭火系统和备用灭火器，是一个集控制中心、应急电源、电动汽车，电动自行车充电、换电、消防站等多功能综合一体化设备，应用非常广泛。
37.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。