可变形垂直光伏系统及其安装方法与流程

本发明涉及一种可变形垂直光伏系统及其安装方法。它特别适用于可再生能源生产领域。

背景技术：

1、在可再生能源生产领域，使用光伏系统是将光能转化为电能的有效解决方案。然而，安装此类系统必须考虑安装地点固有的某些限制。这些限制可能是机械的，并且在光伏系统运行过程中发生。例如，暴露在风中会对光伏系统施加显著的动态机械应力。最终，这些机械应力会导致以下情况：

2、-形成微裂纹，通常会导致光伏电池发生不可逆转的损坏，而这种情况可能在组件前后保护盖没有发生变化的情况下发生；和/或

3、-模组前后保护玻璃的机械损坏。

4、模组的性能下降会导致电力产量下降。具体而言，当一个模组的性能下降时，与该模组串联的所有其他模组的电力产量都会下降。

5、此外，这种性能下降还会导致模组破损电池中产生“热点”。这些热点会损坏模组的外保护层，从而加速模组的性能下降。模组外保护层的损坏会导致漏电等，从而对设备的安全造成重大风险。在这些情况下，必须局部或完全关闭设备才能更换性能下降的模组。因此，当光伏系统受到动态机械应力时，就会发生光伏系统过早老化。

6、现有技术的解决方案描述了在光伏系统中添加附加材料以增强和加固支撑结构。

7、然而，这样的解决方案会导致支撑结构的生产成本增加，并且对环境产生负面影响。因此，这种结构的生命周期对环境的影响会受到很大影响。此外，这种材料的添加会导致光伏模组上出现更多阴影，从而对电力生产产生负面影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于弥补这些缺陷的全部或部分。

2、为此，根据第一方面，本发明设想了一种可变形垂直光伏系统，至少包括：

3、-光伏组件，该光伏组件具有正面，称为组件的“主表面”，与光伏电池的有效部分形成的平面平行；以及-具有轴线(a)的柱，

4、该可变形垂直光伏系统还至少包括：

5、-第一连接装置，称为“下部连接装置”，用于将模组的下部连接到柱上；以及-第二连接装置，称为“上部连接装置”，用于将所述模组的上部连接到所述柱上，

6、每个连接装置均是可变形的和/或至少可沿柱的轴线自由平移和/或至少可绕垂直于柱的轴线且平行于模组主表面的轴线自由旋转，下部连接装置和上部连接装置中的至少一个连接装置是可变形的和/或至少可沿柱的轴线自由平移，另一个连接装置是可变形的和/或至少可绕垂直于柱的轴线且平行于模组主表面的轴线自由旋转。

7、由于这些措施，该系统能够显著限制动态机械应力，例如，当系统暴露于强风时，施加在模组上的动态机械应力。当模组和/或柱在动态机械应力的作用下变形时，连接装置位置处的应力被最小化。这样，模组的机械耐久性就提高了。

8、系统支撑结构的机械变形和连接系统移动的可能性使得可以限制该结构中的材料量。因此，生产这种结构需要更少的材料量，从而可以降低生产固有的成本和环境影响。此外，限制系统支撑结构中的材料量还可以减小系统元件的横截面。因此，由于由结构形成并投射到光伏模组上的阴影被最小化，因此系统的电力产量增加。

9、此外，这种光伏系统可以方便、快速地安装，并可在大量安装场地上进行，例如斜坡或用于农业。连接装置与多种光伏模组兼容，例如具有大尺寸的模组、光伏电池串的非标准组织、有框架或无框架的模组。

10、无需使用复杂的手段即可更换模组(例如损坏的模组)。此外，光伏系统可以轻松快速地拆卸。因此，当光伏系统停止运行时，安装后再移除不会对安装地面造成负面影响。

11、在一些可选实施例中，每个连接装置至少可以沿柱的轴线自由平移和/或至少可以绕垂直于柱的轴线且平行于模组主表面的轴线自由旋转，

12、下部连接装置和上部连接装置中的至少一个连接装置至少可沿柱的轴线自由平移，另一个连接装置至少可绕垂直于柱的轴线且平行于模组主表面的轴线自由旋转。

13、在一些可选实施例中，下部连接装置和上部连接装置中的一个连接装置至少可绕垂直于柱的轴线的轴线自由旋转，另一个连接装置至少可沿柱的轴线自由平移，并且至少可绕垂直于柱的轴线且平行于模组主表面的轴线自由旋转。

14、由于这些措施，当光伏系统受到动态机械应力时，用于连接到柱上的装置将绕两个平行轴旋转。因此，由于挤压效应减小，连接区域中的显著机械张力受到限制。因此，靠近连接区域的光伏模组的电池得以保护。

15、在一些可选的实施例中，可自由旋转的连接装置和柱中的一个元件包括孔并且另一个元件包括轴，该孔和轴形成枢轴连杆或滑动枢轴。

16、由于这些措施，施加动态应力时，系统可以使模组在枢轴连杆或滑动枢轴的位置旋转。

17、在一些可选的实施例中，可自由平移的连接装置和柱中的一个元件包括滑动通道，另一个元件包括滑块，滑动通道和滑块形成滑动连杆或滑动枢轴。

18、由于这些措施，当施加动态应力时，系统可以使模组沿柱平移。

19、在一些可选的实施例中，可自由平移的连接装置包括中间组装装置，该中间组装装置构造成围绕柱的至少一部分形成滑动通道。

20、由于这些措施，中间组装装置使得能够增加柱和连接装置之间的接触表面。这加强了模组在柱上的固定，同时保留了连接装置的平移自由度。

21、在一些可选的实施例中，可自由平移并包括中间组装装置的连接装置可自由旋转，还包括与所述中间组装装置形成枢轴连杆或滑动枢轴的中间旋转装置。

22、由于这些措施，由中间组装装置和中间旋转装置形成的组件使得连接装置能够自由旋转。

23、在一些可选的实施例中，光伏模组为矩形，模组的定向使得模组的短边朝向安装光伏系统的表面布置。

24、由于这些措施，光伏系统中的光伏模组至少通过其长边之一固定。与模组通过其短边之一固定的系统相比，这种方式提高了对机械应力的抵抗力。特别是，通过将模组的长边固定到柱上，为模组提供了额外的支撑，使其能够以称为“纵向”的构造进行布局。因此，可以在地面上安装更稳定和垂直的固定双面光伏系统。该系统还可以减少占地面积，特别是提高与安装土地上农业活动的兼容性。

25、此外，该系统因此与例如农光伏兼容。这种安装的系统在安装在农业用地上时对植物的水文影响也很小。因此，建立了协同作用，对应于主要农业活动与一个或多个光伏系统高效生产能源之间的共存。这种协同作用被称为“农光伏”，也称为“agri-pv”或“apv”。

26、在一些可选的实施例中，该光伏系统还包括：

27、-布置在模组下方的至少一个横向构件，面朝安装光伏系统的表面，并具有末端；以及-至少两个紧固件，每个紧固件构造成将至少一个这样的横向构件的单独末端固定到柱上，该横向构件布置并固定在至少两个柱之间。

28、由于这些措施，横向构件可以提高系统的稳定性和机械阻力。此外，横向构件尤其可以在布置在模组下方并与模组接触时，加强模组在重力作用下的垂直和高度维持。最后，例如，横向构件可以实现光伏系统电缆的布线和保护。

29、根据第二方面，本发明设想了一种安装可变形垂直光伏系统的方法，包括：

30、-将至少一个柱的末端固定到地面的步骤，每个柱都有一个轴线；-将可拆卸的横向构件固定到至少一个柱上的步骤；-将至少一个光伏模组定位在横向构件上的步骤，每个光伏模组均具有正面，称为模组的“主表面”，平行于光伏电池的有效部分形成的平面；-通过下部连接装置将所述模组的下部固定到所述至少一个柱的步骤，该下部连接装置是可变形的和/或至少可沿柱的轴线自由平移和/或至少可在垂直于柱的轴线且平行于模组主表面的轴线上自由旋转；-通过上部连接装置将至少一个模组的上部固定到所述至少一个柱上的步骤，该上部连接装置是可变形的和/或至少可沿柱的轴线自由平移和/或至少可绕垂直于柱的轴线且平行于模组主表面的轴线自由旋转，下部连接装置和上部连接装置中的至少一个连接装置是可变形的和/或至少可沿柱的轴线自由平移，并且另一个装置是可变形的和/或至少可绕垂直于柱的轴线自由旋转；以及-移除可移除的横向构件的步骤。

31、由于本发明方法的具体目的、优点和特征与本发明装置的具体目的、优点和特征类似，因此在此不再赘述。