一种嫁接式安装的太阳能发电系统的制作方法

本实用新型涉及的是新能源领域，具体为一种嫁接式安装的太阳能发电系统。

背景技术：

随着巴黎气候协议的生效以及为了减少空气污染，全世界都加大了对太阳能发电的利用，截至2016年全球光伏装机容量超300GW。但是，由于太阳能发电效率低的缺陷没有得到很好地解决，使用市电的负荷任在不断增长，依然在消耗大量的燃煤发电。空气污染、雾霾天气的产生，一个很重要的因素就是过多地使用了燃煤发电，要减少空气污染，减少燃煤发电的用电量是一个关键措施，如何把现有的市电负荷，在其原有的基础上，把传统单一由市电供电的负荷，改造成以太阳能发电为主电源，市电为备用电源，交替利用太阳能与市电供电的负荷，就成为目前传统市电供电领域中所遇到的亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本实用新型通过提供一种嫁接式安装的太阳能发电系统，把目前市场上传统单一由市电供电的负荷改造成市电和太阳能发电同时可以使用的双电源供电的系统，将极大地减少市电的使用量，达到节能减排的生态效应。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种嫁接式安装的太阳能发电系统，其中包含一根带有市电负荷的支柱、太阳能电池板、控制器/逆变器一体机、蓄电池、太阳能电池板支架、自动开关转换器、驱动装置，所述太阳能电池板支架是嫁接式地安装在支柱上，所述支架有三种类型，第一种是单一型的活动式安装的支架；第二种是单一型的固定式安装的支架；第三种是活动式安装和固定式安装并用的混合型支架，所述的太阳能电池板支架中活动式安装的支架按安装位置的不同分为两种模式，第一种模式是支架安装在除支柱顶端之外的任何之处；第二种模式是支架安装在支柱的顶端，第一种模式的活动式安装支架有两组，每组支架上各安装有一块太阳能电池板，支架对称地夹着支柱分别安装在支柱的南北两侧，两组支架通过各自太阳能电池板背面上下两端安装的横杆连接成为一体，横杆的材质为铝合金或不锈钢，所述太阳能电池板活动式安装的支架，每组由支撑组合和铰接组合两种不同的组件组合所构成，其中支撑组合是铰接组合的支撑体，材质为铝合金或不锈钢，所述支撑组合分为两种不同的类型，第一种类型是由一根支撑杆和一组加强杆组成，它们分别沿支柱竖向上下安装形成三角形状，一端与支柱固定连接，另一端与铰接组合连接，加强杆对支撑杆形成支撑作用；第二种类型是由一根支撑杆和一组L型钢所组成，支撑杆、L型钢一端与支柱固定连接，L型钢的另一端与支撑杆底部螺栓固定连接或者焊接为一体并与铰接组合连接，L型钢对支撑杆形成支撑作用，所述第二种模式太阳能电池板活动式安装的支架只有一组，其上安装有一块太阳能电池板，支架也是由支撑组合和铰接组合两种不同的组件组合所构成，所述的支撑组合由一个套筒和一块板所构成，套筒和板的材质均为铝合金或不锈钢，套筒为多边形或圆形，上窄下宽，与要嫁接安装支柱的顶部形状相似，套在支柱的顶部与支柱焊接或螺栓固定连接，板与套筒的顶部焊接或螺栓固定连接成一体，所述固定式安装的支架，不论是在第二种类型的固定式安装支架还是第三种类型的混合型支架当中，都至少有一组，每组支架上安装有一块太阳能电池板，每组支架由上述的支撑组合和一块L型钢所构成，L型钢的底部一侧与支撑组合中的支撑杆焊接或螺栓固定连接，另一侧倾斜一定的角度，这角度与太阳能电池板的倾角相同，并与太阳能电池板焊接或螺栓固定连接，把太阳能电池板固定安装在支柱的东面上，安装的位置可以是在支柱的任何之处，包括顶端，支柱的东面或者西面安装有一组驱动装置，驱动装置与第一种模式活动式安装支架的横杆相接，与第二种模式活动式安装支架上的太阳能电池板的横杆相连接，其中，属于驱动装置之一的伸缩支撑杆的顶端与上述的横杆焊接或者螺栓固定连接，其特征在于：该系统的单一型或混合型的太阳能电池板支架适用于所有带市电负荷的支柱，以及能够嫁接式地安装在支柱任何合适的位置上，太阳能电池板支架无立柱，随着时间的变化，驱动装置将产生双向运动，由此驱动活动式安装支架上的太阳能电池板发生转动，从而使太阳能电池板的倾角随着时间的改变而得以调节；该系统的太阳能发电能够与市电整合成为一个双电源供电的系统，通过自动开关转换器的调节控制，把单一由市电供电的负荷，改造成以太阳能发电为主电源，市电为备用电源，交替利用太阳能与市电供电的负荷，所述铰接组合包含有一个铰接装置、一个杆端关节轴承或一根无螺纹端有孔洞的高强螺栓、一个带孔洞的构件，铰接组合分为两种不同的类型，第一种类型是铰接装置和一个杆端关节轴承或一根无螺纹端有孔洞的高强螺栓的组合，此类型的铰接装置是安装在太阳能电池板的背面，随同太阳能电池板一起转动，杆端关节轴承或无螺纹端有孔洞的高强螺栓固定不动；第二种类型是铰接装置和一个带孔洞构件的组合，此类型的铰接装置是安装在支撑组合上固定不动，带孔洞的构件随同太阳能电池板一起转动，所述铰接组合中的铰接装置是指被连接的构件在连接处不能发生相对移动，但可以发生相对转动，铰接装置的材质为铝合金钢或不锈钢，其中的销轴采用的是高强螺栓，所述第一种类型中的铰接装置，其销轴穿过孔洞与杆端关节轴承或无螺纹端有孔洞的高强螺栓铰接连成一体，铰接装置底板部分安装在太阳能电池板背面十字交叉的横杆交叉点的位置上，与横杆焊接或螺栓固定连接，所述的杆端关节轴承或无螺纹端有孔洞的高强螺栓与支撑组合固定连接，作为第一种类型铰接组合支撑体的支撑杆或加强杆或L型钢有一端均带有一个孔洞，杆端关节轴承或无螺纹端有孔洞的高强螺栓穿过孔洞与杆或L型钢进行螺栓固定连接成为一体；所述第二种类型中的铰接装置，其销轴穿过孔洞与带孔洞的构件铰接连成一体，铰接装置底板部分安装在支撑组合上进行焊接或螺栓固定连接，所述带孔洞构件的底板部分安装在太阳能电池板背面十字交叉的横杆交叉点的位置上，与横杆焊接或螺栓固定连接为一体，所述第二种模式活动式安装支架的铰接组合是采用上述第二种类型的组合，铰接装置底板部分安装在支撑组合的套筒上进行焊接或螺栓固定连接，所述的驱动装置，是指由电动机提供动力推动做功的装置，其中电动机包括有直流和交流、异步和同步、直线运动和旋转运动的电机的驱动装置，所述驱动装置的伸缩支撑杆，每根伸缩支撑杆的体内由直径不等的螺纹丝杆通过螺母及座套与杆体精确套装在一起并转动自如，形成螺纹运动副，工作时，由交流电机或者直流电机驱动减速齿轮副，带动所有螺纹丝杆同步螺旋旋转，通过螺母及座套将螺纹丝杆的螺旋旋转运动转变为杆体的直线运动，从而实现伸缩支撑杆的伸缩运动，其各段长度是根据各个时间段内，伸缩支撑杆伸长或收缩时，使得太阳能电池板形成最佳倾角时所需要的长度就是各段的长度值，各个时间段内的最佳倾角，是指在各个时间段内太阳能发电量最大时所形成的倾角，以使得太阳能电池板的倾斜面上能接受到最大的日照辐射量，使得太阳光近似直射地辐射在太阳能电池板的平面上的倾角为最佳倾角，根据这个最佳倾角的角度值再换算成伸缩支撑杆所需要收缩或者伸长的一个具体的L2和L3数值，在确定伸缩支撑杆长度的时候，采用夏季时所测得到的L2和L3的数值，伸缩支撑杆总长度L分为三段，第一段是基础段，长度固定不变为L1，第二段是中间段，其长度与收缩长度相同为L2，第三段是顶端段，其长度与伸长长度相同为L3，所以伸缩支撑杆的长度L=L1+L2+L3，所述伸缩支撑杆下有个机座，由一个材质为铝合金或不锈钢的三角支架支撑，机座内的智能控制系统控制其中的电机，使得伸缩支撑杆可以进行自由的伸缩运动，驱动电机的电力来自自发电，所述的太阳能电池板是指具有将太阳能转变为电能这一特性的组件，包括有光伏陶瓷瓦，光伏彩钢瓦，组件的类型包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及多元化合物太阳能电池，所述的自动开关转换器是一种双投式的双电源转换的开关转换器，其具有如下的特性：1）其只是进行双电源的转换，而没有线路分断和保护功能；2）其必须具备抗击很高抗击电流冲击的特性；3）其具备可频繁操作的特性；4）其具有自投自复的功能，所述的自动开关转换器分为一体化自动转换开关类和塑壳断路器类这两种类型，所述的自动开关转换器优先使用太阳能供电，即太阳能供电为主电源，市电为备用电源，当主电源的电压或电流高于设定阈值的电压或电流A值时，主电源自动投入，备用电源市电备用；当主电源发生故障或主电源的电压或电流低于设定阈值的电压或电流B值时，备用电源市电投入使用；当主电源的电压恢复到设定阈值的电压或电流A值时，自动停掉备用电源市电，再次切换到主电源供电，A值的绝对值＞B值的绝对值，所述太阳能电池板倾角的调节有两种方式，第一种调节方式是一日之内只是调节三次，调节的时间分为三段，太阳能电池板的最佳倾角一步调节到位后，在上午、正午、下午的各时间段内将静止不动，直到下个时间段到来为止；第二种调节方式是一日之内进行多次微调，此方法是以上午或下午时间段内某个时刻的太阳能电池板的最佳倾角为基准，通过一定的时间间隔，对上午或下午时间段内的倾角进行微调，正午时间段内的倾角不进行微调。本实用新型的一种嫁接式安装的太阳能发电系统，其太阳能电池板活动支架安装与目前固定支架安装的相比，其最大的优势在于发电量得到了极大的提高，能够嫁接在带有市电负荷的所有支柱上，本实用新型的太阳能发电与市电能够整合成为一个双电源供电的系统，利用本实用新型的太阳能发电将能够极大地减少了原有市电负荷对市电的使用量，将极大地节省了燃煤发电、节省了电费，减少了空气污染和雾霾天气的产生，市电和太阳能发电的并用，同时又能够很好地解决了太阳能发电阴雨天发电量不足而影响到负荷的正常使用，所以，本实用新型对现有市电负荷的节能改造起到了积极的有益的很好的生态效益、社会效益以及经济效益。

附图说明

图1为第一种模式单一型活动式安装支架的俯视图：符号1为活动式安装的太阳能电池板，符号2为市电负荷，符号3为连接两组活动式安装太阳能电池板的横杆，符号4为铰接装置或带孔洞的构件，符号5为杆端关节轴承或带孔的高强螺栓或铰接装置，符号6为支撑杆，符号7为加强杆或L型钢，符号8为带市电负荷的支柱，符号9为驱动装置之一的伸缩支撑杆，符号12为每块活动式安装太阳能电池板上交叉的横杆；图2为第一种模式单一型活动式安装支架的南、北方向的正视图：符号10为伸缩支撑杆的机座，符号11为机座的三角支撑架；图3为第一种模式单一型活动式安装支架的的东、西方向的正视图；图4为活动式安装的太阳能电池板上午时段倾角的示意图；图5为活动式安装的太阳能电池板正午时段倾角的示意图；图6为活动式安装的太阳能电池板下午时段倾角的示意图；图7为铰接装置的示意图：符号13为销轴；图8为驱动装置之一的伸缩支撑杆的示意图；图9为安装混合型支架的俯视图；图10为混合型支架的南、北方向的正视图：符号14为固定式安装的太阳能电池板，符号15为L型钢；图11为第二种模式单一型活动式安装支架的俯视图，图12为第二种模式单一型活动式安装支架的南、北方向的正视图，符号16为活动式安装的太阳能电池板；符号17为活动式安装的太阳能电池板的横杆；符号18为套筒。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图对本实用新型做进一步描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

参考图1~6所示这是一种活动模式支架的太阳能发电系统，太阳能电池板活动支架模式与固定支架模式相比，其最大的优势在于发电量得到了极大的提高。活动的支架，其随着时间的变化调节太阳能电池板的倾角，可以使太阳能电池板始终处于一个最佳倾角的状态，最佳倾角是指在一个时间段内太阳能发电量最大时所形成的倾角，原则上是以使得太阳能电池板的倾斜面上能接受到最大的日照辐射量，使得太阳光近似直射地辐射在太阳能电池板的平面上的倾角为最佳倾角。活动支架模式通过太阳能板倾角的调节，使太阳能电池板吸收了每天日照的80%左右的辐射量，而固定支架由于太阳能板的倾角固定不变，其只能在每天上午时间段内得到太阳的辐射，只能吸收了每天日照的40%左右的辐射量，与倾角固定不变的相比，活动支架模式的太阳能发电系统的发电量将多增加50%以上。

参考图1~3所示，太阳能电池板1安装在活动式的支架上，两组太阳能电池板1通过横杆3连接成一体，支架由铰接装置4、杆端关节轴承或一根无螺纹端带有孔洞的高强螺栓5、支撑杆6、加强杆7所构成，铰接装置4，其销轴13穿过孔洞与杆端关节轴承或一根无螺纹端带有孔洞的高强螺栓5铰接连成一体，铰接装置4底板部分安装在太阳能电池板1背面十字交叉的横杆12交叉点的位置上，与横杆12焊接或螺栓固定连接，杆端关节轴承或无螺纹端带有孔洞的高强螺栓5与支撑杆6和加强杆7固定连接，支撑杆6和加强杆7有一端均带有一个孔洞，杆端关节轴承或无螺纹端带有孔洞的高强螺栓5穿过孔洞与支撑杆6和加强杆7进行螺栓固定连接成为一体。在支柱的东面或者西面安装的驱动装置之一的伸缩支撑杆9的顶端与横杆3焊接或者螺栓固定连接，伸缩支撑杆9的机座10中安装有由智能控制系统控制的电机，通过电机来控制伸缩支撑杆9的伸、缩运动，由此带动活动式支架中的太阳能电池板1根据时间的变化而发生转动，从而使其倾角发生改变。太阳能电池板1的倾角调节方式如下所述。

太阳能电池板1的倾角调节根据对时间的控制来进行，调节方式是采用东面或者西面的驱动装置之一的一根伸缩支撑杆9所产生的伸缩运动带动太阳能电池板1转动来实现倾角的改变。倾角的调节方法是以伸缩杆的伸、缩运动为基准，太阳能电池板1倾角的第一种调节模式是最佳倾角一步调节到位后在上午、正午、下午的各时间段内将静止不动，直到下个时间段到来为止。太阳能电池板1调节之前是处于水平状态，此时的伸缩支撑杆9的高度为L1+L2，对时间的控制分为三个阶段，上午第一时间段，从AM6：00至AM11:00，智能控制系统启动伸缩支撑杆9机座10上的电机，调节伸缩支撑杆收缩长度为L2，由此拉动太阳能电池板上的横杆3，从而带动太阳能电池板1活动式支架上的铰接装置4往东方向转动，太阳能电池板1面朝东面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆9的长度为L1，参照图4；正午第二时间段，从AM11：00至PM13:00，智能控制系统启动伸缩支撑杆9机座10上的电机，调节伸缩支撑杆9伸长长度为L2，由此推动太阳能电池板上的横杆3，从而推动太阳能电池板活动式支架上的铰接装置4往西方向转动，太阳能电池板1又恢复水平状态，倾角为零，此时伸缩支撑杆9的长度为L1+L2,参照图5；下午第三时间段，从PM13：00至PM18:00，智能控制系统启动伸缩支撑杆9机座10上的电机，伸缩支撑杆9继续伸长长度为L3，由此推动太阳能电池板上的横杆3，从而推动太阳能电池板活动式支架上的铰接装置4继续往西转动，太阳能电池板1面朝西面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆9的长度为L1+L2+L3,参照图6。如果伸缩支撑杆3安装在西面时，调节方式与上述正相反，PM18:00点后，太阳能板1又自动恢复到水平状态。单一型的活动式支架一般多用于现有的市电路灯，混合型支架除了在特殊场合用于现有的市电路灯外，多数用于交通信号灯、安全监控、信号发射塔等用电量大的市电负荷上，对市电负荷进行节能改造。

本实用新型的一种嫁接式安装的太阳能发电系统，将通过控制器和逆变器一体机，源源不断地把电储存在蓄电池里，自动开关转换器优先选择使用太阳能发电供电，即蓄电池供电为主电源，当主电源的电压高于设定的阈值电压A值时，主电源自动投入，备用电源市电备用；当主电源发生故障或主电源的电压低于设定的阈值电压B值时，备用电源市电投入使用；当主电源的电压恢复到设定的阈值电压A值时，自动停掉备用电源市电，再次切换到主电源供电，A值的绝对值＞B值的绝对值。