专利名称：太阳能发电单元及其圆弧支撑仰角调整支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种用于对太阳能电池板仰角进行调整的圆弧支撑仰角调整支架及具有该圆弧支撑仰角调整支架的太阳能发电单元。
背景技术：
太阳能是ー种重要的清洁能源，利用太阳能的太阳能电站，既可以是大型电站，也可以是家用小型电站。大型电站通常具有大量的太阳能发电单元，而家用小型电站只要有ー两个发电单元即可。每ー个太阳能发电单元的采集太阳能的设备主要是若干太阳能电池板(或称阵列组件)，这些太阳能电池板需要由支撑装置支撑在地面上。并且，由于地区差异、四季变化和每一天内不同时间的太阳照射角度变化的原因，太阳能电池板的角度需要调整，才能增加发电的效率。太阳能电池板角度的调整既包括适应四季变化的仰角调整，也包括适用一天内早晚变化的角度调整。 然而，在我国现有的太阳能电池板的支撑与角度调整装置(又称太阳能支架)中，没有一个完整及正规的标准技术规范，能用的支架分为I、固定式支架，是根据项目所在地的日照强度计算出平均毎年的最大发电量，计算出相应的支架倾角，该结构形式具有结构简单，免维护，但是因一年四季太阳高度角不一致，导致太阳光线和组件表面不能始終垂直，即全年发电量为接近平均值，没有充分利用太阳能，发电量偏低。2、单轴跟踪支架，单轴跟踪支架根据太阳东升西落的原理，调节好參数，使太阳能电池板表面每天对着太阳，尽量地使太阳光线垂直于太阳能电池板表面，増大发电量，但该类型支架一般会配上电机传动装置，増加成本，而且时间过长，电机亦容易损坏或出现故障。3、双轴跟踪支架，双轴跟踪支架结构形式在单轴跟踪的基础上根据太阳高度角相关參数自动调整支架倾角，即使太阳能电池板每天每时每刻垂直太阳光线，最大限度地增大发电量，但该类型支架较单轴跟踪系统更为复杂。且现有技术的支架一般比较笨重，钢材用量较多，故障率最高，总结来说就是性价比较低。综上，需要设计ー种能够综合考虑发电效率及设备成本，在保证支架安全的情况下仰角调节方便、高性价比的太阳能电池板仰角调整支架。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种圆弧支撑仰角调整支架，以解决现有技术中的太阳能支架不能兼顾发电效率及设备成本，性价比不高的技术问题。本发明的另一目的在于提供具有本发明圆弧支撑仰角调整支架的ー种太阳能发电单元。为实现上述目的，本发明的技术方案如下
ー种圆弧支撑仰角调整支架，用于太阳能发电单元中太阳能电池板的支撑与仰角调整，所述圆弧支撑仰角调整支架包括底座支撑件，用干与基础地面连接，所述底座支撑件上设置有定位件；铰接部，设置于所述底座支撑件的顶端；连接组件，下侧通过铰接部铰接于所述底座支撑件顶端，上侧连接与支撑所述太阳能电池板；圆弧支撑，半圆形状，所述半圆以所述铰接部的铰接轴为圆心，所述圆弧支撑的圆弧两端连接于所述连接组件，所述圆弧支撑的圆弧上具有多个定位孔，旋转所述圆弧支撑，通过将不同位置的所述定位孔定位于所述定位件以调整所述太阳能电池板的仰角。本发明的太阳能发电单元，具有本发明的圆弧支撑仰角调整支架。本发明的有益效果在于，本发明的圆弧支撑仰角调整支架，既提供了稳定的支撑结构，也能够方便快捷的进行太阳能电池板的仰角调整，并且整个圆弧支撑仰角调整支架造价低廉，维护成本低，外观优美，性价比高。本发明的圆弧支撑仰角调整支架的圆弧支撑绕铰接轴旋转，其轨迹是ー个圆，圆弧支撑既是一个支撑件，也是ー个用于仰角调整的调整件，将支撑件设计成圆弧状，则支撑件始終在其运动轨迹上，这样在相应的角度位置，固定 好支撑件，即可非常方便地进行太阳能电池板仰角调整并固定支架，达到相当好的效果。同时该仰角可调支架，因为此圆弧支撑的设计，完全满足不同季节的仰角角度的需求，可不受项目地的限制，具有非常好的通用性，而且外观简洁大方，具有观赏价值。该支架的钢材用量和固定式支架差不多，但是发电量较固定式提高5%左右，以30丽光伏发电项目为例，每年提高21万度电左右，以电池组件寿命25年计算，可多发电525万度。
图I-图3为本发明实施例的太阳能发电单元及圆弧支撑仰角调整支架位于不同仰角的左视不意图。图4为本发明实施例的太阳能发电单元及圆弧支撑仰角调整支架的后视示意图。图5为本发明实施例的圆弧支撑仰角调整支架中铰接部的示意图。图6为图5中的L-L剖视图。
具体实施例方式体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。如图I-图4所示，本发明实施例的太阳能发电单元，包括太阳能电池板7及本发明实施例的圆弧支撑仰角调整支架。这里所说的前后，是以太阳能电池板7面向阳光的一侧为前，反之ー侧为后。前后方向确定之后，左右也就随之确定。下面具体介绍本发明优选实施例的圆弧支撑仰角调整支架。如图I所示，本发明实施例的圆弧支撑仰角调整支架，包括立柱I、铰接部2、连接组件3和圆弧支撑4，以下逐一对各个部件进行详细介绍。立柱I垂直于基础地面设置，立柱I底部具有基础预埋件(或者地桩)10，通过基础预埋件10固定连接于基础地面。基础预埋件10的作用是增大与基础地面的接触面积，增加稳定性，不同立柱的基础预埋件10可以连成一体，进ー步增加稳定性。立柱I底部与基础预埋件10焊接。如图I、图5和图6所示，立柱I与连接组件3之间的铰接部2设置于立柱I的顶端，用于与连接及支撑太阳能电池板7的连接组件3相铰接。也就是说，连接组件3下侧连接于铰接部2，上侧用以连接及支撑太阳能电池板7。如图I-图4所示，本发明实施例的太阳能发电单元及圆弧支撑仰角调整支架，连接组件3为框架结构，连接组件3包括主梁31和次梁32，主梁31垂直于次梁32。主梁31与立柱I在同一平面内，即使主梁31沿铰接部2的铰链轴旋转时，主梁31也始终与立柱I在同一平面内，这ー平面与地面相垂直。主梁31为ー根或多根，而次梁32平行于地面设置，次梁32可为两根或两根以上，通常为偶数。如图3所示，太阳能电池板7固定连接在ー对
次梁32上。铰接部2是与主梁31相铰接，且铰接部2的位置是在主梁31纵向中心点处。如图I、图5和图6所示，铰接部2包括焊接钢板21和螺栓20，焊接钢板21焊接于立柱I顶部的左右两个侧面，其间距大于主梁31的宽度，在焊接钢板21的上部开设有螺栓孔，在螺栓孔内穿设螺栓20以作为主梁31与立柱I铰接的铰接轴。因为铰接部2上方的连接组件3与太阳能电池板7的荷载不重，因此螺栓20起到铰接轴即转动轴的作用，而且主梁31重心位于立柱I的位置，因此不需要较大外力的情况下就很容易的能使连接组件3及太阳能电池板7旋转，以实现仰角调整。如图I-图4所示，圆弧支撑4为半圆形状，所述半圆以螺栓20为圆心，圆弧支撑4的圆弧40两端分别通过螺栓43、44连接于连接组件3，圆弧支撑4可以采用矩形管卷弯而成。本实施例中，圆弧支撑4的圆弧40上具有三个定位孔411、412、413，以螺栓43所在的位置为圆弧40的0度，以螺栓44所在位置为圆弧40的180度处，则定位孔可分别设置在41度、61度和81度的位置，但本发明并不限定定位孔的数量及其设置的位置。在立柱I的后侧面的圆弧支撑4的圆弧40经过的位置，设置有定位板11，定位板11上也设置有定位孔(图中未示出)，通过螺栓连接圆弧支撑4上的定位孔411、412、413其中之一及定位板11上的定位孔，以将太阳能电池板7的仰角进行固定。如图I-图3所示，定位孔411、412、413分别定位于定位板11时，分别对应太阳能电池板7的仰角为56度、36度和16度，这时螺栓20与定位板11上的定位孔的连线与立柱I竖直方向中心线的夹角为7度，这里的度数，均可由1-2度的上下浮动。当然，也可以不设置定位板11，而在立柱11上直接开设螺栓孔作为定位件以对圆弧支撑4进行定位，这时就不再有7度的角度差。定位板11上的定位孔可为上下方向的长孔，可便于螺栓的穿设，且不影响定位效果。拆下连接定位板11与定位孔411中的螺栓，旋转圆弧支撑4到定位孔412正对定位板11上定位孔的位置，在定位孔412中穿设螺栓以将圆弧支撑4进行定位，即可将太阳能电池板7的仰角由56度调整至36度，其他读数之间的调整原理与此相同，不再赘述。如图I-图4所示，立柱I可为三套，相配套地，主梁31为三根，中间的立柱I的后侧面和中间的主梁31的下侧面上分别设置有用于安装推杆的两安装座82、81。而圆弧支撑4的圆弧40和主梁31之间还可设置有中支撑45，中支撑45与主梁31与圆弧支撑4之间可以通过螺栓固定连接。主梁31和圆弧支撑4、中支撑45连接，成为ー个整体，通过旋转圆弧支撑4，来调节主梁31的角度。本发明的圆弧支撑仰角调整支架，没有采用机加工件，全部为标准型材通过焊接和螺栓连接而成，有效地降低了加工难度，同时安装及调节时非常方便，调节倾角时，将圆弧支撑4和定位板11连接的螺栓松开，在每个太阳能发电单元中间立柱I上的安装座82上固定好手动推杆(手动推杆的原理可为蜗轮蜗杆结构或齿轮调速机构)，手动推杆顶部可通过螺栓铰接于主梁31的安装座81，转动推杆的手轮(蜗轮或齿轮的驱动机构)调节好相应角度位置后固定圆弧支撑4，取下手动推杆，手动推杆还可用于其他太阳能电池发电单元的相同操作，提高了手动推杆的使用效率，降低了整个太阳能电站的运行成本。或者在两端的立柱1，直接人工手动旋转主梁31，调节好位置后固定圆弧支撑4，达到仰角可调效果。本发明实施例的圆弧支撑仰角调整支架安装步骤如下将制作好的立柱I焊接于基础预埋件10上，因基础施工误差较大，在焊接前要调整好立柱I高度，使主梁31在同一个平面上，尽可能地保证同心度，其次将主梁31和立柱I用螺栓20连接，将圆弧支撑4固定于主梁31及立柱I上，然后将次梁32连接于主梁31上，安装太阳能电池板7，完成整套圆弧支撑仰角调整支架的安装。本发明的圆弧支撑仰角调整支架，对于仰角的调整频率例如可为一年四次，例如 春季、夏季、秋季和冬季各一次。也可每ー个月、两个月进行一次调整。本发明的圆弧支撑仰角调整支架，其底座支撑件也可以不为立柱，例如还可为包括前支腿、后支腿和底横梁的三角形结构的底座支撑件。本发明实施例的圆弧支撑仰角调整支架，既提供了稳定的支撑结构，也能够方便快捷的进行太阳能电池板的仰角调整，并且整个圆弧支撑仰角调整支架造价低廉，维护成本低，外观优美，性价比高。本发明的圆弧支撑仰角调整支架的圆弧支撑4绕铰接轴旋转，其轨迹是一个圆，圆弧支撑4既是ー个支撑件，也是ー个用于仰角调整的调整件，将支撑件设计成圆弧状，则支撑件始終在其运动轨迹上，这样在相应的角度位置，固定好支撑件，即可非常方便地进行太阳能电池板仰角调整并固定支架，达到相当好的效果。同时该仰角可调支架，因为此圆弧支撑的设计，完全满足不同季节的仰角角度的需求，可不受项目地的限制，具有非常好的通用性，而且外观简洁大方，具有观赏价值。该支架的钢材用量和固定式支架差不多，但是发电量较固定式提高5%左右，以3(MW光伏发电项目为例，每年提高21万度电左右，以电池组件寿命25年计算，可多发电525万度。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所掲示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种圆弧支撑仰角调整支架，用于太阳能发电单元中太阳能电池板的支撑与仰角调整，其特征在于，所述圆弧支撑仰角调整支架包括 底座支撑件，用于与基础地面连接，所述底座支撑件上设置有定位件； 铰接部，设置于所述底座支撑件的顶端； 连接组件，下侧通过铰接部铰接于所述底座支撑件顶端，上侧连接与支撑所述太阳能电池板； 圆弧支撑，半圆形状，所述半圆以所述铰接部的铰接轴为圆心，所述圆弧支撑的圆弧两端连接于所述连接组件，所述圆弧支撑的圆弧上具有多个定位孔，旋转所述圆弧支撑，通过将不同位置的所述定位孔定位于所述定位件以调整所述太阳能电池板的仰角。
2.如权利要求I所述的圆弧支撑仰角调整支架，其特征在于，所述底座支撑件为立柱，所述立柱底端焊接有基础预埋件。
3.如权利要求2所述的圆弧支撑仰角调整支架，其特征在于，所述连接组件为框架结构，所述连接组件包括与基础地面平行的多根次梁及垂直连接于所述次梁的多根主梁，所述多根主梁之间相互平行。
4.如权利要求3所述的圆弧支撑仰角调整支架，其特征在于，所述铰接部包括螺栓及在所述立柱顶端焊接的两块焊接钢板，所述焊接钢板上部开设有螺栓孔，在所述螺栓孔中穿设所述螺栓以将所述主梁纵向中点处与所述焊接钢板连接。
5.如权利要求4所述的圆弧支撑仰角调整支架，其特征在于，所述圆弧支撑上具有三个定位孔，分别对应所述太阳能电池板与基础地面的夹角为16度、36度和56度。
6.如权利要求3所述的圆弧支撑仰角调整支架，其特征在于，所述立柱为三套，所述主梁为三根，中间的所述立柱的后侧面和中间的所述主梁的下侧面上分别设置有用于安装推杆的两安装座。
7.如权利要求6所述的圆弧支撑仰角调整支架，所述圆弧支撑的圆弧和所述主梁之间还设置有中支撑。
8.如权利要求6所述的圆弧支撑仰角调整支架，所述定位件为所述立柱上设置的定位板，所述定位板上也开设有定位孔，通过螺栓连接所述圆弧支撑上的定位孔与所述定位板上的定位孔。
9.如权利要求4所述的圆弧支撑仰角调整支架，所述定位板上的螺栓孔为上下方向的长孔。
10.一种太阳能发电单元，其特征在于，所述太阳能发电单元包括权利要求1-9任一所述的圆弧支撑仰角调整支架。
全文摘要
本发明公开了一种圆弧支撑仰角调整支架及太阳能发电单元，该圆弧支撑仰角调整支架用于太阳能发电单元中太阳能电池板的支撑与仰角调整，其包括底座支撑件，用于与基础地面连接，所述底座支撑件上设置有定位件；铰接部，设置于所述底座支撑件的顶端；连接组件，下侧通过铰接部铰接于所述底座支撑件顶端，上侧连接与支撑所述太阳能电池板；圆弧支撑，半圆形状，所述半圆以所述铰接部的铰接轴为圆心，所述圆弧支撑的圆弧两端连接于所述连接组件，所述圆弧支撑的圆弧上具有多个定位孔，旋转所述圆弧支撑，通过将不同位置的所述定位孔定位于所述定位件以调整所述太阳能电池板的仰角。本发明操作方便、性价比高、外形美观且提高了发电效率。
文档编号H01L31/042GK102760781SQ201210261580
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者李君华, 艾方, 陈小刚, 高殿军 申请人:内蒙古科盛太阳能科技有限责任公司