本发明涉及光伏发电领域，具体涉及一种双轴光伏跟踪装置。
背景技术：
光伏发电与太阳入射角和环境温度有很大关系，传统的固定式安装太阳能电池板，即电池板固定在某个角度，不随太阳的位置变化而变化。严重影响光电转化效率，据推算：如果光伏系统与太阳光线角度存在25度偏差，就会因垂直入射的辐射能减少而使光伏阵列输出功率下降10%左右。当光伏电池板工作在入射角为0°时的发电量是最大的。
随着大规模光伏电站的并网发电，土地资源大量占用，土地供给的矛盾越来越突出，于是出现了光伏电站向水面发展的趋势。对于水面光伏电站，可以在水塘、小型湖泊、水库、蓄水池，甚至海浪不大的海面上建立光伏电站。水面光伏电站分为两种形式，一种为将支架基础直接生根于水底，另一种为漂浮在水面之上。生根于水底的优点在技术上基本沿用地面光伏电站的技术，缺点为基础成本较高，且不适用于较深的水域。而漂浮式光伏避免了上述的缺点，减少了基础的工程量，同时也不受水深的影响。
目前世界上已经建成的较大规模的漂浮式光伏电站，绝大部分为固定在水面上，不对太阳轨迹进行跟踪。部分可以跟踪的漂浮式光伏电站，漂浮体旋转圆心的固定比较困难，特别是水面面积比较小的水体，采用打桩船或者大型船舶抛投重物来固定成本太高，或者根本不可能，漂浮体容易随水位变化而发生漂移，且漂浮体的旋转易受大风大浪的扰动，影响日轨的跟踪精度，从而减少发电量；
而现有光伏电站技术中，通常情况下跟踪式光伏电站输出电能更加平稳，明显好于固定式光伏电站，但传统的平单轴和双轴跟踪光伏发电，但占地面积很大，单位面积的能源利用仍然很低。传统的平单轴和双轴跟踪光伏发电虽然增加发电量，但成本过高，经济性并不太好。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种双轴跟踪光伏装置，以解决现有技术中双轴跟踪光伏电站成本太高、占地面积大的问题，实现低成本完成双轴跟踪光伏电站的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
由网状钢结构（25）搭建的平台，所述平台上设置有若干光伏板（8）；
所述网状钢结构（25）采用桁架结构；所述桁架中间设置有钢圆环（32），所述钢圆环（32）内侧设置有若干第五滚轮（37）；
以所述平台的中心为圆心，在所述平台下方浇筑若干砼基础环（35），所述砼基础环（35）的外侧距所述平台的圆心的半径呈等差数列增加；所述钢圆环（32）通过所述第五滚轮（37）接触于所述砼内环受力面（33）；
所述若干砼基础环（35）的最外侧环上均匀设置驱动装置以驱动所述平台整体进行水平方向的转动以实现太阳方位角跟踪；
进一步的，所述砼基础环（35）由砼内环（30）和砼外环（34）构成，所述钢圆环（32）通过第五滚轮（37）固定圆心，并与砼内环受力面（33）接触，还包括安装有第四滚轮（36），以及与之配套的轴与轴承（38）；所述砼内环受力面（33）安装有厚钢板，所述砼内环（30）由砼浇筑而成；
所述网状钢结构（25）通过受力杆件（26）和连接于受力杆件（26）的轴（29）和轴承（28）与砼外环受力面（27）接触。
进一步的，所述网状钢结构（25）采用钢桁架进行搭建，所述驱动装置为电动机带动滚轮或者蜗轮蜗杆。
进一步的，所述光伏板（8）采用平单轴光伏发电阵列以实现太阳高度角跟踪。
进一步的，所述驱动装置采用变频器驱动以实现方位角和高度角的匀速跟踪，其中由于理论上所有光伏板倾角相同，高度角驱动装置采用分区域集中供电。
本发明还包括一种漂浮式光伏跟踪装置，
优选的，所述连接件从板体的上下两侧套住外环，连接件上设置两个分别分布在板体上下两侧的第一滚轮。本方案中连接件的形状不作限定，仅需满足从上下两侧套住外环，使得连接件靠近内环的一端位于板体的上下两侧，从而确保连接件在外环上的连接稳定。每个连接件上都设置有两个第一滚轮，两个第一滚轮分别位于板体的上下两侧，从而通过第一滚轮对连接件和外环之间进行限位。所述第一滚轮套设在连接轴上，所述连接轴固定在连接件上。通过连接轴连接第一滚轮，便于第一滚轮绕着连接轴进行灵活的旋转。连接轴固定在连接件上，为第一滚轮提供支撑。所述驱动机构包括设置在钢结构平台上的带有动力的齿轮箱，所述齿轮箱的输出端连接若干驱动轮，所述驱动轮与外环表面接触；还包括设置在钢结构平台上的若干从动轮，所述从动轮与外环的外表面相切。通过齿轮箱实现若干驱动轮的同步输出，实现若干个驱动轮同时作用在外环表面，由于齿轮箱设置在凹槽卡住的钢结构平台上且随水面上下滚动，齿轮箱相对堤岸固定不动，因此驱动轮原地转动，驱动轮与外环之间的摩擦力全部作为对外环的推动力，推动外环进行转动。从动轮也设置在钢结构平台上，从动轮不起驱动作用，仅仅与外环外侧壁相切，用于为外环进行导向与限位，进一步提高外环转动过程中的稳定性。
优选的，所述驱动机构包括设置在钢结构平台上的驱动齿轮，以及环绕在内环外侧壁的齿条，所述驱动齿轮与所述齿条相啮合。本方案结构简单便于操作与实现，齿轮齿条相啮合驱动的方式结构稳定驱动力强，还可优选的使用自润滑的尼龙齿轮、和与之匹配的尼龙齿条，从而极大的降低成本，进一步提高本发明的经济性。
优选的，所述漂浮体包括网状钢结构，以及设置在网状钢结构下方的若干浮筒。通过若干浮筒实现网状钢结构的漂浮，同时对光伏板进行承载；所述网状钢结构上均匀分布若干基座，所述基座顶部固定轴承座，轴承座上设置轴承，相邻两个轴承之间连接支架，所述光伏板设置在支架上，支架的底面连接电动推杆，所述电动推杆设置在网状钢结构上。基座不仅起到支撑轴承座的目的，还为电动推杆的形成提供足够的空间。轴承安装在轴承座内，相邻两个轴承安装转动轴，因此支架能够绕两端的轴承座进行转动。本方案工作时，通过调整电动推杆的长度，即能够控制支架以转动轴转动，从而调整光伏板的高度角，实现光伏板对太阳角度的高效灵活跟踪。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提出了一种双轴式光伏跟踪装置，结构简单，包括地面和水面的双轴跟踪装置，由于方位角只需要一个太阳光检测装置和一个跟踪驱动装置；高度角跟踪理论上也只需要一个太阳光检测装置。
对于新型双轴跟踪装置，与传统双轴跟踪光伏比较，主要优点有：占地面积低，单位面积能量利用高；输出电能更加平稳；提高了经济性。
特别是对于漂浮式双轴跟踪装置，土建施工可以采用岸边回填最后清除方式，基本实现在陆地上施工，缩短建设工期，降低工程成本，同时克服了中小型水体不能采用打桩船或者重物抛投来固定圆心等施工难题，具有极高的经济效益与广泛的适用范围，能够高效实现低成本完成光伏板精准跟踪太阳的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为实施例1中的钢筋混凝土基础环的结构示意图
图2为实施例1中的砼外环与网状钢结构的连接处结构剖面图；
图3为实施例1中的砼内环与网状钢结构的连接处结构剖面图；
图4为实施例1中的地面双轴光伏跟踪装置的结构示意图；
图5为实施例3的结构示意图；
图6为图5中a处的局部放大图；
图7为实施例5中驱动装置的示意图；
图8为实施例2和4中的蜗轮蜗杆的示意图；
图9为实施例1中连接件工作时的剖视图；
图10为实施例1中连接件工作时的俯视图；
图11为实施例1中漂浮体的示意图；
图12为实施例6中的漂浮体岸边固定方式的示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-内环，2-外环，3-板体，4-连接件，5-从动轮，6-第一滚轮，7-钢索，8-光伏板，9-齿轮箱，10-驱动轮，11-连接轴，12-凹槽，13-第二滚轮，14-连接装置，15-钢结构平台，16-浮筒，17-基座，18-轴承座，19-轴承，20-支架，21-驱动齿轮，22-齿条，23-电动推杆，24-第三滚轮，25-网状钢结构，26-受力杆件，27-砼外环受力面，28-轴承，29-轴，30-砼内环，31-轴，32-钢圆环，33-砼内环受力面，34-砼外环，35-砼基础环，36-第四滚轮，37-第五滚轮，38-轴承，39-导杆，40-导筒，41-驱动轮，42-牵引轮，43-橡胶顶轮，44-岸边钢桁架，45-岸边砼，46-卡槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
所述地面双轴光伏跟踪装置，包括：
由网状钢结构（25）搭建的平台，所述平台上设置有若干光伏板（8）；
所述网状钢结构（25）采用桁架结构；所述桁架中间设置有钢圆环（32），所述钢圆环（32）内侧设置有若干第五滚轮（37）；
以所述平台的中心为圆心，在所述平台下方浇筑若干砼基础环（35），所述砼基础环（35）的外侧距所述平台的圆心的半径呈等差数列增加；所述钢圆环（32）通过所述滚轮（37）接触于所述砼基础环（35）的受力面；
所述若干砼基础环（35）的最外侧环上均匀设置驱动装置以驱动所述平台整体进行水平方向的转动以实现太阳方位角跟踪；
所述砼基础环（35）由砼内环（30）和砼外环（34）构成，所述钢圆环（32）通过第五滚轮（37）和与砼内环受力面（33）接触；
所述网状钢结构（25）通过受力杆件（26）和连接于受力杆件（26）的轴（29）和轴承（28）与砼外环受力面（27）接触。
所述网状钢结构（25）采用钢桁架进行搭建，所述驱动装置为电动机带动滚轮或者蜗轮蜗杆。
所述光伏板（8）采用平单轴光伏发电阵列以实现太阳高度角跟踪。
所述驱动装置采用变频器驱动以实现方位角和高度角的匀速跟踪，其中由于理论上所有光伏板倾角相同，高度角驱动装置采用分区域集中供电。
如图1所示，所述砼内环（30）和砼外环（34）均为砼基础环（35），图3示出了所述砼内环的结构示意图，所述钢圆环（32）通过第五滚轮（37）固定圆心，并与砼内环受力面（33）接触，还包括安装有第四滚轮（36），以及与之配套的轴与轴承（31）；所述砼内环受力面（33）安装有厚钢板，所述砼内环（30）由砼浇筑而成。
图2示出了所述砼外环（34）的构造，其中网状钢结构（25）通过受力杆件（26）和连接于受力杆件（26）的轴（29）和轴承（28）与砼外环受力面（27）接触，所述砼外环（34）由砼浇筑而成。
实施例2：
如图8所示，在上述实施例1的基础上，所述地面和水面双轴跟踪光伏跟踪装置的驱动装置可以由使用涡轮替换齿条，使用蜗杆替换驱动齿轮，通过涡轮蜗杆结构组成驱动机构。
实施例3：
一种漂浮式双轴跟踪装置，在设置有光伏板的漂浮体的外缘依次设置内环、外环，其中内环和外环之间通过环形的板体进行固定连接。无论何种水体，均会有堤岸，传统的漂浮式光伏设备都是位于水体中，这就导致了对漂浮体难以固定到位，而本发明中将外环设置在与堤岸连接的钢结构平台相切的位置，使得整个装置漂浮于靠近岸边的地方，从而于在切点处直接通过驱动机构为外环提供进行转动的作用力，驱动机构使用现有技术中的能够驱动环形件进行转动的动力设备即可，如常见的蜗轮蜗杆、或是摩天轮的驱动结构等均可实现，在此不做限定。本发明还在外环上活动套设n个连接件，连接件与外环之间没有固定，因此连接件能够在外环上与外环之间进行相对移动，连接件上设置第一滚轮，第一滚轮在外环朝向内环的一侧表面滚动，通过滚动摩擦的方式使得连接件和外环之间能够较为轻易的进行相对移动，确保外环能够在n个连接件的限制下还能够进行灵活的转动。其中，连接件的数量大于或等于2，因此至少有两个连接件与外环连接，每个连接件都通过钢索固定至与堤岸相连且随水面高度上下移动的连接装置上，优选的，可在堤岸侧壁设置与连接装置相匹配的轨道或滑槽，从而便于连接装置在竖直方向的移动。通过钢索对连接件提供拉力，保持连接件的稳定。由于连接件的数量至少两个，且外环又受驱动机构的驱动，因此外环与驱动机构之间必然进行连接，因此外环总共受到至少三点的限制，通过三点定圆的原理，使得外环所处位置能够得到基本的稳固，再通过板体与内环，实现对漂浮体所处位置的基本稳固。外环在驱动机构的驱动下进行转动时，带动板体、内环、漂浮体进行转动，从而实现漂浮体上的光伏板的转动跟踪。此外，堤岸侧壁设置凹槽，所述驱动机构位于外环与所述凹槽连接的钢结构平台上；钢结构平台外侧设置若干第二滚轮，所述第二滚轮能够在凹槽侧壁沿竖直方向滚动。第二滚轮的滚动方向为竖直方向，用于克服水位变化引起本装置的上下浮动，使得整个装置能够随着水位升降进行自动调整，极大的提高本发明的自适应性。此外，本方案中还可在凹槽侧壁为第二滚轮提供竖直方向的轨道，使得整个装置在竖直方向的移动更加稳定，连接件的数量越多，整个装置越稳定，对于小型的河流湖泊等水体而言，可在相对两侧的堤岸上都连接钢索或者钢结构平台。对于大型的湖泊、河湾和海湾等，可在同侧堤岸上设置连接件，都能够实现外环位置的相对稳定，此种情形下，当漂浮体受外力影响向一侧飘动时，会被堤岸顶压和反向的钢索拉住，实现漂浮体位置的相对稳定。
如图5所示的一种漂浮式光伏跟踪装置，包括设置在水上的漂浮体，漂浮体上设置光伏板（8），其特征在于，所述漂浮体的外缘设置内环1、外环2，所述内环1与外环2同心，且内环1与外环2之间通过环形的板体3固定连接，所述外环2与驱动机构相连，所述驱动机构用于驱动外环2转动，堤岸侧壁设置凹槽12，所述驱动机构设置安装在外环2和凹槽12连接的钢结构平台15上，所述驱动机构外侧设置若干第二滚轮13，所述第二滚轮13与凹槽12侧壁接触，第二滚轮13的滚动方向为竖直方向；所述外环2上活动套设n个连接件4，所述连接件4上均设置第一滚轮6，所述第一滚轮6在外环2朝向内环1的一侧表面滚动，其中n≥2；所述连接件4上连接钢索7，所述钢索7固定至连接装置14上，所述连接装置14设置在堤岸侧壁，且连接装置14能够在堤岸侧壁上下移动。所述内环1、外环2均由矩钢制作而成；所述板体3为钢板。所述连接件4从板体3的上下两侧套住外环2，连接件4上设置两个分别分布在板体3上下两侧的第一滚轮6。所述第一滚轮6套设在连接轴11上，所述连接轴11固定在连接件4上。所述驱动机构包括设置在与堤岸连接的钢结构平台上带有动力的齿轮箱9，所述齿轮箱9的输出端连接若干驱动轮10，所述驱动轮10与外环2表面接触；还包括设置在齿轮箱9上的若干从动轮5，所述从动轮5与外环2的外表面相切。本实施例中若采用双轴跟踪式结构，发电量比传统陆地固定式光伏发电能够增加40%左右。
图3至图6示出了一种漂浮式光伏跟踪装置，在前述实施例的基础上，所述驱动机构还包括安装在外环2和凹槽12连接的钢结构平台15上齿轮21，以及环绕在内环1外侧壁的齿条22，所述驱动齿轮21与所述齿条22相啮合。所述漂浮体包括网状钢结构25，以及设置在网状钢结构25下方的若干浮筒16。所述网状钢结构25上均匀分布若干基座17，所述基座17顶部固定轴承座18，轴承座18上设置轴承19，相邻两个轴承19之间安装转动轴，所述光伏板（8）设置在支架20上，支架20的底面连接电动推杆23，所述电动推杆23设置在网状钢结构25上。优选的，电动推杆23可以设置为u型分叉式，两端分别连接两侧的光伏板（8），从而使得光伏板（8）的受力更加均匀稳定。
实施例4：
图8示出了根据该实施例的一种漂浮式光伏跟踪装置的驱动方式，可以使用蜗轮替换齿条，使用蜗杆替换驱动齿轮，通过蜗轮蜗杆结构组成驱动机构，也同样能够实现对外环的驱动。
实施例5：
图7示出了根据该实施例的一种漂浮式光伏跟踪装置的驱动方式，在前述实施例的基础上，所述驱动方式包括设置于钢桁架上的导筒（40），可以在导筒（40）内移动的导杆（39），连接驱动装置的驱动轮（41），如果是滚轮则于外环（2）外侧接触，如果是齿轮齿条或者蜗轮蜗杆则与内环（1）外侧接触。在导杆（39）、导筒（40）的作用下，整个驱动装置可沿导筒（40）方向自由滑动，但左右方向被固定。
实施例6：
图12示出了根据该实施例的一种漂浮式光伏跟踪装置的岸边固定的另外一种方案，在前述实施例的基础上，所述漂浮式光伏跟踪装置通过安装在钢结构平台（15）上驱动轮（41）驱动其水平转动，进行方位角跟踪，钢桁架（44）上安装牵引轮（42）和橡胶顶轮（43），既可以顶推又可以牵引外轮（2），是整个漂浮体圆心基本固定，钢桁架（44）另一端卡在岸边的凹槽内，并装有竖直方向滚动的滚轮，同时可以起到牵引或顶推作用，还可以使整体钢桁架（44）沿竖直方向滚动，所述岸边用于固定漂浮体圆心的钢桁架（44）的上方可以设置平单轴光伏板。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。