高集成度折叠式光伏阵列的制作方法
【专利摘要】一种高集成度折叠式光伏阵列，包括至少两块光伏组件集成板以及至少一个中间支撑结构，中间支撑结构上固定了至少两个铰链；光伏组件集成板与中间支撑结构之间分别通过铰链连接；至少两块光伏组件集成板与地面接触；光伏阵列上所有的光伏组件总面积大于18平米。本发明可以集成包括地基、支架、电缆、光伏组件、逆变器、汇流箱、优化器、光伏组件功率检测装置、插头插座在内的诸多零部件，减少了中间环节，从而大大提高了安装速度，扩充了其使用范围，降低了安装成本。展开后其低矮的外形大大提高了抗风能力。
【专利说明】局集成度折叠式光伏阵列
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能光伏发电【技术领域】，具体涉及一种高集成度折叠式光伏阵列。【背景技术】
[0002]太阳能干净清洁，取之不尽，用之不竭。大多数可再生能源如风能、水的势能、生物质能都是由太阳能间接转化而来的。当前占主导地位的化石能源如煤、石油、天然气也来自于远古的生物质能。因此说太阳能是最重要、最有前途的可再生能源一点都不为过。
[0003]然而目前太阳能光伏的发电量还不到总发电量的0.1%，与太阳能的地位极不相称。其主要原因就是太阳能光伏发电装置效率偏低，成本较高，经济性还无法与常规能源相竞争。
[0004]而在发电成本中，不但应包括太阳能光伏发电装置本身的成本，还应包括管理成本、占地成本、资金成本、安装建设成本、清洁维护成本等等。光伏组件转换效率的提高仅仅是其中一个方面。
[0005]目前许多光伏企业将大量时间精力和资金都投入在提高电池效率的这条路，从某种意义上来讲是一种失策。当然在人工费用较高的地区，转换效率的提高可以减少系统安装成本，有一定积极意义。但许多其他方法也可以大幅减少系统安装成本。因此还是要综合考量哪一种组合方式系统总体成本才能达到最低。
[0006]现有固定倾角的光伏电站结构，自从太阳能电池发明以来的几十年变化都不大。
[0007]光伏电站是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。而光伏阵列是指由若干个光伏零部件、光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有相应的支撑结构而构成的发电单兀。也有人称光伏阵列为光伏方阵。
[0008]通常，光伏电站可包含有多个光伏阵列。
[0009]光伏阵列其结构大致可分为以下几个部分:
最下面是地基，一般有以下几种:螺旋桩、条状混凝土地基和块状混凝土地基。
[0010]在上面是安装支架，包括立柱、横梁、檩条等等。一般用螺钉紧固，属于简支结构。
[0011]最上面安装有多块光伏组件电池板。然后用电缆连接各个组件，并联接汇流箱、配电柜、逆变器、变压器等设备，最后连接上电网。
[0012]光伏发电系统通常分成几个层次，第一层次为单元层次，最小且不可分割。对于晶娃太阳能电池片，一般其特征尺寸(直径或边长)为125mm、156mm,—般电压和功率较低，单片功率一般小于5W。第二层次是封装层次。其特征是，多个单元串并联，固定封装在一个组件里。对于晶硅太阳能电池组件，一般是由60-72个硅片封装在玻璃和铝背板之间而成。尺寸一般为1-2平米；第三层次是阵列层次，一般由多块组件和支撑结构组成。在跟踪系统中更为明显，多块组件形成的光伏阵列作为一个整体可绕轴转动；第四个层次就是电站层次，通常容量从几百KW到几欄不等，占地较大。但由于缺少中间层次，需一块一块单独安装组件，安装时间较长，耗费人工较多。
[0013]太阳能光伏电站的成本通常包括以下组件成本、支架成本、地基成本、人工成本、逆变成本等等。除去组件部分的其他成本也叫BOS (balance of system)成本。
[0014]目前光伏组件的大部分市场还在发达国家。从经济考虑，安装规模越大，单位装机成本就越低。由于过去光伏组件的价格很贵甚至超过每瓦3美元，与之相比钢铁水泥的支架结构成本所占的比例甚小，所以过去没有得到足够的重视。
[0015]而现在随着组件价格不断下跌，价格甚至低到每瓦0.7美元，因此要再节省
0.01美元，成本降低1.4%都是很不容易的。而地基支架安装人工所占的比重则相对越来越大。而发达国家的人工成本更高。许多情况下BOS成本超过I美元，甚至占到电站总成本的三分之二。因此BOS成本已经成了主要矛盾。现有工艺的缺点就是时间长、成本高、工序
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[0016]从电力行业发展规律看，规模化是有效降低成本的一种常用手段。风电、火电、核电、水电都是如此。火电从20万千瓦、30万千瓦一直发展到现在超超临界的60万千瓦；核电也是从30万、60万发展到100万千瓦。因此总的发展思路就是“做大做强”，做大就是整体结构要适应规模化的要求；做强就是要有规模效益，许多固定费用平均分摊就能够降低成本。光伏发电系统安装成本也显示出规模经济的重要特征。即装机容量越大，成本越低。
[0017]目前光伏组件的尺寸也在逐步增加。从过去60片增加到72片晶硅电池片的组件，甚至还有5.7平米的大型薄膜光伏组件。但是受制于一些客观条件再增大遇到很多困难。72片的组件已经重达50斤，尺寸已经达到2米高，I米宽。组件内还有玻璃和晶体硅薄片，很脆，对变形敏感。俗话说，“木秀于林，风必摧之。”因此如果现有结构不改变，尺寸增大带来的变形可能会使玻璃碎裂，或者使硅片隐裂，造成不必要的损失。
[0018]现在许多企业仍在花大量资源在提高百分之零点几的效率方面上，而没有预料到快速安装技术在降低人工成本方面所拥有的巨大潜力。这个教训太深刻了。
[0019]要知道发达国家BOS的成本中相当大的一部分是人工成本。缩短安装时间提高安装效率还可以使同样多的工人完成更大更多的光伏电站，也更有利于可再生能源的普及。
[0020]因此如何一次安装更多的光伏组件，缩短安装时间，更好地发挥规模效应，并提高抗风能力，降低光伏电站的安装成本已经成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0021]针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种高集成度折叠式光伏阵列。
[0022]高集成度折叠式光伏阵列集成了多块光伏组件集成板以及中间支撑结构等。
[0023]光伏组件集成板是指一种有一定规模的，易于整体安装运输的多块光伏组件及其支撑结构的组合体。有一定规模才能有规模效益。因此光伏组件集成板应包含多块光伏组件。光伏组件集成板上所有光伏组件的总面积不应小于5平米。易于整体安装运输才能节省人工，避免一块一块地安装固定和连线。整装整运是光伏组件集成板的一大特点。为便于集装箱运输，其形状应为长条状的板。显然光伏组件应位于集成板的正面，以充分吸收太阳光。为了避免组件之间相互遮挡光伏组件的受光面应位于一个平面上。光伏组件背面为支撑结构，支撑结构可以有夹芯板、压型金属板、框架结构等多种形式。而由于光伏组件集成板包含多块组件，有一定重量，通常人工很难抬起，需要借助叉车、起重机、装载机之类的工具。
[0024]光伏组件集成板可以一次安装多块组件，是一种很有前途的产品。但由于运输条件的限制，象集装箱尺寸，隧道或火车车厢的尺寸都是非常有限的。而光伏组件集成板是一个整体，它的尺寸也因此受到了限制。例如20英尺普通集装箱，其内尺寸为5.69米X 2.13米X 2.18米。而通常一块240W的光伏组件尺寸约为1.6米X I米，如光伏组件集成板尺寸为5.6米X 2.1米，则在20英尺普通集装箱内一块光伏组件集成板竖直安装光伏组件只能装5块240W的组件。
[0025]本发明综合考虑了以上因素，高集成度折叠式光伏阵列的技术方案优选为:一种高集成度折叠式光伏阵列，包括至少两块光伏组件集成板以及至少一个中间支撑结构，中间支撑结构上固定了至少两个铰链；光伏组件集成板与中间支撑结构之间为铰链连接；至少两块光伏组件集成板与地面接触；光伏阵列所安装的光伏组件总面积大于18平米。
[0026]为了能够一次安装更多的光伏组件，可以将多块光伏组件集成板用铰链与中间支撑结构相连接，运输时折叠体积较小，可放置在集装箱内，安装时拉出集装箱后在地面上展开。这样即容易运输，又大大提高了一次安装光伏组件的数量。这将减少分别固定每块光伏组件集成板的时间，因为中间支撑结构与光伏组件集成板已经通过铰链预先固定在一起了。中间支撑结构可以有各种不同形式，这些形式包括多根连接杆、支撑板、框架结构等等。考虑到折叠后应尽量减少运输时所占体积，中间支撑结构的厚度应该尽可能地薄一些。一物体A套在另一物体B的一部分C上，物体A的运动受到C的限制，但A可以绕C在平面内转动，物体A与B就构成铰链。铰链连接是转动副的一种具体形式。
[0027]高集成度折叠式光伏阵列包括至少两块光伏组件集成板，是为了更好地发挥规模效益。光伏组件如果太少太小，最极端的情况是几块小组件的面积之和还不如一块1.6平米左右的240W组件，那就失去了集成板的意义，无法发挥规模效益。整个光伏阵列可由多块光伏组件集成板和多个中间支撑结构连续折叠而成，安装一套高集成度折叠式光伏阵列就相当于同时固定安装多块光伏组件集成板。显然在条件允许的情况下阵列中的光伏组件集成板越多越好。光伏阵列所安装的光伏组件总面积大于18平米，是考虑到普通40英尺集装箱的内尺寸为11.8米X 2.13米X 2.18米。而通常一块240W的光伏组件尺寸约为
1.6米X I米。则一块光伏组件集成板面积如为11.8米X 2.1米，竖直安装只能装11块240W光伏组件。即在普通40英尺集装箱内一块光伏组件集成板的面积一般要小于18平米。而折叠式光伏阵列至少包括两块光伏组件集成板。为了发挥规模效益，显然应比单块光伏组件集成板的面积更大一点。光伏组件集成板与地面接触，省去了地基安装的时间，也降低了相应的成本。光伏阵列本身重量不大，每平米光伏阵列重量一般只有数十公斤，而即使软土地基每平米也能够承载数吨，因此光伏阵列放在一般地面不需要地基也不会陷下去。对于光伏阵列来说，风载是主要载荷。蒙古包非常低矮抗风能力就很强，并不需要永久性的地基。平放在地面一定厚度的铁板也不会被风吹飞，因此低矮的外形有较强的抗风能力。但平面尺寸太大的光伏组件集成板不易运输。因此将面积较大的光伏阵列折叠是一个较好的解决方案，其展开后其低矮的外形，对抗风较为有利。对于光伏阵列来说，左右方向吹来的侧风，由于和光伏组件集成板轴线平行，迎风面积很小，影响不大。对于倾斜固定安装的光伏组件来说从前方吹来的风，对组件造成的是下压力。而平放在地面的光伏阵列抗风压能力远大于抗升力能力，因此风载的影响不大。光伏阵列最怕从背后吹来的风，可使其翻倒。但折叠式光伏阵列采用中间支撑结构连接前后排光伏组件集成板。将前排集成板的后点与后排集成板的前点直接连了起来，这样背面来风时，后点所受的上升力和前点所受的下压力部分抵消。同时后排集成板对风的遮挡作用也使得风速有所降低。这样前排集成板就很难翻倒了，显著增强了抗风能力，可大大减少地基的数目。只有最后一排集成板的后点悬空，没有与之相连的光伏组件集成板，还有可能翻倒。但这首先可以通过角度锁定装置固定，其次也可通过和相邻光伏阵列相互连接的固定装置与后排光伏阵列相连接。一般来说，角度锁定装置能够承受的风载要小于后者。总之这样的连接方式大大提升了光伏阵列的抗风能力，甚至整个光伏阵列都无需插入式的地基，提升了安装速度，大大降低了光伏电站的成本。
[0028]优选地，在中间支撑结构与光伏集成板之间安装有角度锁定装置。在光伏组件集成板与中间支撑结构之间加入角度锁定装置，则整个阵列展开后锁定了光伏组件集成板与中间支撑结构的夹角，整个光伏阵列就将完全固定。众所周知，三角形结构最稳定。光伏组件集成板和中间支撑结构构成了三角形结构的两边，锁定杆就是第三条边。如角度锁定装置采用锁定杆，则比某些带有角度锁定功能的铰链能够承受更大的负载。这是因为锁定杆距铰链旋转轴更远，力臂更长，能承受更大力矩。而具体的锁定装置可以采用各种不同形式，这些形式包括磁力吸附、螺纹锁紧、插销等等。如果角度锁定装置采用磁力吸附锁定装置等快速锁紧装置，甚至可以做到安装固定整个光伏阵列结构而不用拧一颗螺丝。大大提升了施工效率。门吸就是一种较常见的磁力吸附锁定装置。可以设计成光伏组件集成板展开到一定角度后角度锁定装置就自动锁定，这和门吸固定门的原理非常类似。过去的安装步骤非常繁琐，先装地基再装支架再装组件最后连线，要对准固定很多块组件，拧很多颗螺丝，连很多根电缆。而角度自动锁定和全预装使得过去非常繁琐的安装步骤变成只有一步，即展开光伏组件集成板到定位自动锁定。安装步骤达到了极简的程度，很难再进一步简化了。
[0029]优选地，中间支撑结构包括至少两根连接杆。两根连接杆分置于两边，力臂比单根连接杆长得多，能承受更大扭矩。同时也比夹芯板、框架结构节省材料。如果风载荷再大，可在中间增加若干连接杆。
[0030]优选地，光伏阵列中的角度锁定装置包括至少一根锁定杆。众所周知，三角形结构最稳定。光伏组件集成板和中间支撑结构构成了三角形结构的两边，锁定杆就是第三条边。展开到定位后锁定杆与相邻的支撑结构锁定，即固定了光伏组件集成板与中间支撑结构的夹角。单根锁定杆的一端与集成板通过铰链相连，另一端可通过伸缩线与中间支撑结构相连。这样展开，伸缩线收缩，另一端就与中间支撑结构直接相连，可以通过磁力吸附等多种装置锁定。
[0031]优选地，光伏阵列中的角度锁定装置采用铰链四杆机构。该铰链四杆机构，折叠时，近似一条直线，运输时体积很小；完全展开后，近似一个三角形。所有部件预先通过铰链连接，展开后马上就能承受载荷。
[0032]优选地，相邻锁定杆之间的展开角度小于180度，大于150度。折叠时相邻锁定杆之间的角度接近零度。小于180度即是不完全展开，有利于再次折叠。但角度太小对抗风载不利。
[0033]优选地，光伏阵列中前后排的锁定杆通过铰链连接。如前后排光伏组件集成板的锁定杆通过铰链连接，由于前后排的相似性，前后排的转角一致。整个光伏阵列只需锁定一根锁定杆，则组件倾角即被锁定，大大方便了应用。有利于快速折叠展开。如果每排安装单独的锁定装置，展开时自动锁定，但再折叠时很难做到自动解锁，那就要一个一个分别解锁，很麻烦。同时前后排锁定杆相连还能更有效地固定集成板。前排的中间支撑结构和后排光伏组件集成板与锁定杆也形成了 一个小的三角形支撑结构。这样整体结构更牢固。
[0034]优选地，光伏阵列中的角度锁定装置为自动锁定。即旋转到某一固定角度即自动锁定。
[0035]优选地，锁定杆位于组件下方。无论太阳入射角度如何，下方的锁定杆都不会在组件留下阴影。
[0036]优选地，光伏阵列固定安装有背部支撑结构。背部支撑结构可以有效支撑放在最后排的光伏组件集成板。无背部支撑结构的光伏阵列只能靠其他额外的结构如墙体、螺旋桩等支撑最后排的光伏组件集成板。
[0037]优选地，展开后的光伏阵列长度与高度之比大于2。
[0038]优选地，光伏阵列中的连接杆和锁定杆均为空心薄壁管。空心薄壁管受力更合理，有利于节省材料费用。
[0039]优选地，光伏阵列安装有用于和相邻光伏阵列相互连接的固定装置。相邻的光伏阵列相互连接固定，可以使多个光伏阵列连成一体，整体结构更低矮，增大了抗风能力。由于相邻风力载荷的相互抵消，使得相邻光伏阵列之间可以减少，甚至可不使用插入式地基。大大简化了施工，降低了成本。相互连接的固定装置包括磁力吸附、螺钉紧固、插销多种形式，一般用螺钉用固定比较好，即容易装拆又比较坚固。
[0040]优选地，光伏阵列中光伏组件下方有架空层。架空层使得光伏组件和地面之间有一定空间。这样做有许多好处，架空层可供叉车托举运输，离地面高可防地面积水，还可节省材料。一般来说光伏组件边框应避免与地面直接接触，如地面有积水,对组件可能有腐蚀作用。地面不平整，边框受力不均匀，可能造成电池片隐裂等故障。
[0041]优选地，光伏组件集成板支撑结构下方有缺口。缺口是方便叉车之类的运输工具插入托举并进行运输的。
[0042]优选地，光伏组件集成板下方安装有垫板。通常光伏组件集成板应直接与地面接触，这样支撑最直接最可靠。为了防潮防腐，可加厚光伏组件集成板下方的镀层和漆面。但如果为了进一步防潮防腐或者防止被尖锐砂石刺破，应在光伏组件集成板下方固定一个或多个垫板。光伏电站对地面的平整性有一定要求，垫板可以缓冲地面本身的不平整，还可以略微架高集成板，避免地面积水的腐蚀。同时特制的垫板使得光伏组件集成板结构的其他部分接触地面的几率大大降低，也就不需要那么严格的防腐措施。这样也降低了不少成本。垫板也增大了接地面积，减小了对地压强，更容易安装在软土、沙漠等传统地基很难适应的场合。
[0043]优选地，光伏阵列上的多块光伏组件集成板预先联线。由于多块光伏组件集成板已通过铰链和中间支撑结构连成一体。因此多块光伏组件集成板可以预先联线，从而大大缩短手工连接电缆的时间。
[0044]优选地，连接杆和锁定杆内预先穿入了连接电缆。
[0045]优选地，光伏组件集成板背后安装了汇流箱。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线，简化了安装。
[0046]优选地，光伏组件集成板背后安装了逆变器。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线，简化了安装。
[0047]优选地，光伏组件集成板背后安装了优化器、光伏组件功率检测装置。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线，简化了安装。
[0048]优选地，光伏组件集成板背后安装了插座、开关。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线，简化了安装。
[0049]优选地，光伏阵列预先连接了电缆和插头。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线。连接了电缆后，使得多个光伏阵列的电缆相互连接时，不必另外找电缆和插头。只要把光伏阵列中电缆上的插头插到相邻光伏阵列的插座上即可，大大简化了安装。
[0050]这样折叠式光伏阵列几乎集成了所有相关的零部件，可以给客户提供一站式整体解决方案，甚至可以做到即装即插即用。由于背面支撑结构受到的限制较小可以预留较大的空间，将这些元件安装在背面支撑结构较为有利。
[0051]本发明的有益技术效果是:1、提升了安装速度，简化了供应链。传统光伏电站开发流程非常繁琐。需要找EPC总承包商(设计采购施工)建设施工，EPC再分别选购安装地基、支架、组件、逆变器、汇流器等等各种机械电气零件。而高集成度折叠式光伏阵列包括了多块光伏组件集成板。也就是说一次可安装多块光伏组件集成板。安装最简单仅需要一个步骤，光伏阵列展开到锁定位置即可，从而大大节省了时间。与过去先装地基再装支架再装组件最后连线这样非常繁琐的安装步骤相比，可以说安装过程达到了极简。制造商通过集装箱运给客户的已经是完成品，而不一定非要通过EPC等中间商，大大简化了供应链，提高了产品的附加值，具有极大的经济价值。
[0052]2、安装拆卸时间的缩短使新的商业模式成为可能。例如可以出租光伏阵列、买卖二手光伏阵列等等。如遇不可抗因素无法收到合理的电费，光伏阵列可以整体拆走，大大减小了投资方的风险。而过去的光伏阵列安装后是很难移动的，拆走重新安装的成本甚至可能比光伏组件本身还贵。买卖二手光伏阵列还可以促进光伏阵列从高电价地区向低电价地区流转，从而大大推动了光伏发电的普及。
[0053]3、高集成度折叠式光伏阵列几乎可以集成所有相关的零部件，包括地基、支架、电缆、光伏组件、逆变器、汇流箱、优化器、光伏组件功率检测装置、插头插座等等。甚至可以做到即插即用。由于光伏组件集成板本身直接触地面，减少了中间环节，从而大大提高了安装速度，节省了材料费用。低矮的外形大大提高抗风能力，在某些情况下可以完全省略地基。这是其他技术比较难做到的。更高的集成度提高了安装速度，这不但有利于减少安装成本，也可以减少地理气候条件对施工的不利影响。在冬天积雪的条件下也可以施工，在软土或者冻土地带也可以安装。
[0054]4、安装拆卸时间的缩短大大降低了人工成本。拆卸时间的缩短也有利于组件的回收再利用。
[0055]5、由于拆装方便，可用于临时场地，对地面的影响小，而且是可逆的。拆过后地面恢复原状。因此可以用于休耕地等特殊场地，大大扩充了其应用范围。同时也可大大简化申批手续。
[0056]6、寿命长。虽然拆装都非常迅速，适用于应急场合。但光伏组件集成板与支撑结构连成一体，结构整体性好，三角形结构受力合理。能够长期承受风吹日晒雨淋，寿命可达十年以上，远远超过其他具有快速安装功能的光伏系统。同样适用于光伏电站等长期应用场合。
[0057]总之，高集成度可折叠光伏阵列的快速安装部署能力不但可以降低成本，也大大扩充其应用范围。考虑到太阳能的行业飞速发展后的庞大规模，其经济效益和社会效益都是很闻的。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]图1为本发明实施例1展开后的立体结构示意图。
[0059]图2为本发明实施例1展开后的主视图。
[0060]图3为本发明实施例1展开后的俯视图。
[0061]图4为本发明实施例1的俯视图的B处局部放大视图。
[0062]图5为本发明实施例1展开后的的侧视图。
[0063]图6为本发明实施例1的侧视图的C处局部放大视图。
[0064]图7为本发明实施例1折叠后的立体结构示意图。
[0065]图8为本发明实施例1折叠后的后视图。
[0066]图9为本发明实施例1折叠后的俯视图。
图10为本发明实施例1折叠后的的侧视图。
[0067]图11为本发明实施例1折叠到一半位置时的立体结构示意图。
[0068]图12为本发明实施例1的两组光伏阵列前后相连的示意图。
[0069]图中:1、光伏组件集成板；10、光伏组件；11、集成板框架；13、垫板；14、缺口 ；16、锁定铰链；2、中间支撑结构；21、连接杆；22、中间支撑结构铰链；25、中间支撑结构铰链；26、锁定铰链；28、连接杆；3、角度锁定装置；31、锁定杆；32、锁定铰链；33、锁定杆；34、锁定铰链；35、锁定杆；36、锁定铰链；37、锁定杆；38、磁铁支架；39、磁铁；4、背面支撑结构；41、背面支撑杆；42、背面支撑结构铰链；43、垫板；46、锁定铰链；5、光伏组件集成板；50、光伏组件；51、集成板框架；54、缺口 ；56、锁定铰链；8、附件；81、汇流箱；82、逆变器；83、插头；84、电缆；86、优化器；9、固定装置；91、双联铰链；92、固定板；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0070]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0071]具体实施例如图1至图12所示。本发明提供了一种高集成度折叠式光伏阵列，包括至少两块光伏组件集成板以及至少一个中间支撑结构；中间支撑结构上固定了至少两个铰链；光伏组件集成板与中间支撑结构之间分别通过铰链连接；至少两块光伏组件集成板与地面接触。
[0072]图1为本发明的实施例1展开后的立体结构示意图。图2为本发明实施例1展开后的主视图。图3为本发明实施例1展开后的俯视图。图4为本发明实施例1的俯视图的B处局部放大视图。图5为本发明实施例1展开后的的侧视图。图6为本发明实施例1的侧视图的C处局部放大视图。
[0073]参照图1、2、3、4、5、6，光伏阵列包括了前排的光伏组件集成板I和后排的光伏组件集成板5以及中间支撑结构2以及背面支撑结构4。在光伏组件集成板与各支撑结构之间安装有角度锁定装置3。在背面支撑结构4上固定了附件8。在角度锁定装置3的末端安装了用于和相邻光伏阵列相互连接的固定装置9。
[0074]前排的光伏组件集成板I包括光伏组件10、集成板框架11、垫板13等，集成板框架11上还固定了锁定铰链16，集成板框架下方还有缺口 14。后排的光伏组件集成板5包括光伏组件50、集成板框架51等等。集成板框架11上还固定了锁定铰链56，集成板框架下方还有缺口 54。缺口是方便叉车之类的运输工具插入托举并进行运输的。光伏组件集成板通过垫板直接与地面接触，这样支撑最直接最可靠。垫板可缓冲地面本身的不平整，还可以略微架高集成板，避免地面积水的腐蚀。垫板也增大了接地面积，减小了对地压强，更容易安装在软土、沙漠等传统地基很难适应的场合。
[0075]从图1中可以看出，光伏阵列中光伏组件下方有架空层。架空层使得光伏组件和地面之间有一定空间。这样做有许多好处，架空层也可供叉车托举运输，离地面高可防地面积水，还可节省材料。一般来说光伏组件边框应避免与地面直接接触，地面如有积水，对组件可能有腐蚀作用。地面不平整，边框受力不均匀，可能造成电池片隐裂等故障。
[0076]优选地，中间支撑结构包括至少两根连接杆。从图3中可以看出连接杆21和连接杆28分置于两边，力臂比单根连接杆长得多，能承受更大扭矩。同时也比夹芯板、框架结构节省材料。如果风载荷再大，可在中间增加若干连接杆。在图3中可看出，中间有一连接杆。中间支撑结构2包括了连接杆和铰链22、铰链25。前排的光伏组件集成板I通过铰链22与中间支撑结构2相连接，后排的光伏组件集成板5通过铰链25与中间支撑结构2相连接。光伏阵列最怕从背后吹来的风，可使其翻倒。折叠式光伏阵列采用中间支撑结构2连接前后排光伏组件集成板。将前排组件的后点与后排组件的前点直接连了起来，这样背面来风时，后点所受的上升力和前点所受的下压力部分抵消。这样前排组件就很难翻倒了，显著增强了抗风能力。
[0077]从图5中可以看出，角度锁定装置3包括了锁定杆31、锁定杆33、锁定杆35、锁定杆37等。
[0078]优选地，锁定杆均位于组件下方。无论太阳入射角度如何，位于下方的锁定杆都不会在组件留下阴影。
[0079]四个锁定杆之间通过锁定铰链32、锁定铰链34、锁定铰链36互相连接。即前后排的锁定杆之间通过铰链连接。由于前后排的相似性，前后排的转角一致。展开后中间支撑结构2和后排的光伏组件集成板5与锁定杆33、锁定杆35也形成了一个小的三角形支撑结构。这样整体结构更牢固。
[0080]四个锁定杆与光伏组件集成板1、光伏组件集成板5和中间支撑结构2、背面支撑结构4之间分别通过锁定铰链16、锁定铰链56、锁定铰链26、锁定铰链46相连接。
[0081]优选地，光伏阵列中的角度锁定装置为自动锁定。即旋转到某一固定角度即自动锁定。本实施例中采用了磁力吸附锁定装置，包括磁铁支架38、磁铁39。从图6中可以看出，展开后磁铁39将与锁定杆37吸附在一起。当两者吸附在一起时，锁定杆35和锁定杆37就被固定，光伏组件集成板5和背面支撑结构4与两个锁定杆就构成一个近似的三角形。整个阵列也就被固定了。为清楚展示锁定装置的具体结构，磁铁39距离锁定杆37仍有一很小的间隙。
[0082]优选地，光伏阵列固定安装有背部支撑结构4。背部支撑结构4可以有效支撑放在最后排的光伏组件集成板5。无背部支撑结构的光伏阵列只能靠其他额外结构如墙体、螺旋桩等支撑最后排的光伏组件集成板。
[0083]图7为本发明的实施例1折叠后的立体结构示意图。图8为本发明实施例1折叠后的后视图。图9为本发明实施例1折置后的俯视图。图10为本发明实施例1折置后的的侧视图。为了清晰展示具体的机械结构，上述四图中仅仅安装了了一块光伏组件，其余组件没有安装。图11为本发明的实施例1折叠到一半位置时的立体结构示意图。图12为本发明实施例1的两组光伏阵列前后相连的示意图。
[0084]从侧视图图10可以看出，折叠后光伏阵列所占体积与展开时相比大大减小，这样就降低了运输成本。
[0085]从图1、图5、图7、图10、图11可以看出，光伏组件集成板I与中间支撑结构2之间连接了锁定杆32和锁定杆34。四者构成一个铰链四杆机构。该铰链四杆机构，折叠时，近似一条直线，运输时体积很小；展开后，近似一个三角形。众所周知，三角形结构最稳定。展开时光伏组件集成板I和中间支撑结构2构成了三角形结构的两边，锁定杆32和锁定杆34就构成了第三条边。光伏阵列展开后如锁定杆32和锁定杆34之间的角度被锁定，则光伏组件集成板与中间支撑结构之间的夹角也被锁定，整个光伏阵列也就被固定了。所有部件均通过铰链连接，展开后马上就能承受载荷。锁定杆的承载能力要远远强于某些带有角度锁定功能的铰链。
[0086]优选地，光伏阵列安装有用于和相邻光伏阵列相互连接的固定装置9。从图4、图
6、图12中可以看出，双联铰链91其中之一与前排光伏阵列连接，另一铰链可与后排光伏阵列连接。固定板92上有螺钉孔，因此双联铰链91可以通过旋入固定板的螺钉固定。相邻的光伏阵列通过固定装置9相互连接固定，可以使多个光伏阵列连成一体，前后间距与整体高度之比更大，整体结构更低矮，增大了抗风能力。由于相邻风力载荷的相互抵消，使得相邻光伏阵列之间可以减少，甚至可不使用插入式地基。大大简化了施工，降低了成本。
[0087]从后视图图8可以看出，背面支撑结构4上固定了附件8。附件8可包括多种与光伏阵列连接的电气元件。
[0088]优选地，光伏组件集成板背后安装了汇流箱81和逆变器82。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线，简化了安装。
[0089]优选地，光伏组件集成板背后安装了优化器86。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线，简化了安装。
[0090]优选地，光伏组件集成板背后安装了插座、开关。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线，简化了安装。
[0091]优选地，光伏阵列预先连接了电缆84和插头83。集成了这些部件，可以减少相互之间的连线。连接了电缆后，使得多个光伏阵列的电缆相互连接时，不必另外找电缆和插头。只要把光伏阵列中电缆上的插头插到相邻光伏阵列的插座上即可，大大简化了安装。
[0092]总之，高集成度折叠式光伏阵列几乎可以集成所有相关的零部件，包括地基、支架、电缆、光伏组件、逆变器、汇流箱、优化器、插头插座等等。甚至可以做到即插即用。更高的集成度将有利于提高安装速度，减少安装成本。
[0093]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种高集成度折叠式光伏阵列，包括至少两块光伏组件集成板以及至少一个中间支撑结构，其特征在于:中间支撑结构上固定了至少两个铰链；光伏组件集成板与中间支撑结构之间分别通过铰链连接；至少两块光伏组件集成板与地面接触；光伏阵列上所有的光伏组件总面积大于18平米。
2.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于，在中间支撑结构与光伏组件集成板之间安装有角度锁定装置。
3.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于，所述中间支撑结构包括至少两根连接杆。
4.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于，所述光伏阵列安装有背部支撑结构。
5.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于，所述光伏组件集成板下方安装有垫板。
6.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于，所述光伏阵列安装有用于和相邻光伏阵列相互连接的固定装置。
7.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于，所述光伏阵列上的各块光伏组件集成板预先联线。
8.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于:所述光伏组件集成板的背后安装了汇流箱。
9.根据权利要求1所述的光伏阵列，其特征在于，所述光伏组件下方有架空层。
10.根据权利要求2所述的角度锁定装置，其特征在于，角度锁定装置包含至少一根锁定杆。
【文档编号】H02S30/20GK103474491SQ201310378344
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】孙涛 申请人:孙涛