拉拽式水面浮动光伏跟踪系统技术方案

本实用新型专利技术属于基于太阳能电池板的光伏发电领域，具体涉及一种拉拽式水面浮动光伏跟踪系统。本实用新型专利技术包括由太阳能电池板及漂浮基座所构成的光伏阵列，在漂浮基座上设置至少两组拉拽组件；各组拉拽组件均包括一个用于沉在海底的重锤以及连接同一重锤及漂浮基座的两根拉拽绳，各组拉拽组件还包括两台用于收放相应单根拉拽绳的卷扬机，该重锤呈“V”字夹角状引出的两根拉拽绳分别缠绕于对应的一个卷扬机的卷筒上；在水平面上作经过上述至少四个卷扬机的圆，该圆的圆心位于光伏阵列的中心处。本实用新型专利技术在确保太阳能电池板的水面漂浮性的基础上，使其同步具备对于太阳光照射角度的自调节性和准确动作响应性。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于基于太阳能电池板的光伏发电领域，具体涉及一种可应用于海面漂浮发电的拉拽式水面浮动光伏跟踪系统。
技术介绍
太阳能光伏发电是一种非常具有前景的可再生清洁能源。随着科技的发展进步，目前的光伏发电构造，已经开始从陆基结构逐渐延伸至更为广阔的海面漂浮结构。传统的海面漂浮式水面浮动光伏跟踪系统，在中国专利公告号为103346697A的专利名称为“一种水上太阳能光伏发电系统”的中国专利技术专利申请中就有所描述：包括若干阵列排布的太阳电池组件、用于固定各太阳电池组件的漂浮于水面的水上光伏阵列支架台，各阵列排布的太阳电池组件连接形成光伏阵列，光伏阵列安装于水浪高度之上的位置，光伏阵列经光伏系统平衡器件和并网逆变器通过电缆接入公共电网或本地负载，或者通过电缆与光伏控制器和蓄电池组或离网逆变器连接用于给水上或离岸的直流或交流负载供电。目前所应用的上述传统的光伏发电系统结构，或无光伏跟踪系统，导致太阳能电池板无法跟踪太阳光日照角度，进而导致发电效率极其低下。或采用以光伏跟踪系统计算日照角度，并利用电机驱动轴承回转结构转动来实现其太阳光线跟踪效果。对于后一种结构，其缺陷在于：轴承回转的光伏阵列，所有重力都集中到旋转中心轴处，致使滚动轴承、滑动轴承等旋转中心的轴承结构受力集中，一方面必须随时保持旋转中心轴承处于良好的润滑状态，避免磨损，导致运行维护工作量增大，故障率高。另一方面,又需要更大尺寸的轴承型号来保证其工作可靠性，致使成本随之高昂。更为值得注意的是，由于海面风浪颠簸和海水拍击侵蚀，也会加剧轴承磨损并对轴承密封件提出了苛刻的要求，最终影响其密封性能，从而对设备的持续可靠使用带来不利影响。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构合理而实用的拉拽式水面浮动光伏跟踪系统，在确保太阳能电池板的水面漂浮性的基础上，使其同步具备对于太阳光照射角度的自调节性和准确动作响应性，以确保高效率的太阳能光伏发电需求，其工作可靠性及使用寿命均可得到进一步提升。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种拉拽式水面浮动光伏跟踪系统，包括由太阳能电池板以及使该太阳能电池板浮于水面的漂浮基座所构成的光伏阵列，在漂浮基座上设置至少两组拉拽组件；各组拉拽组件均包括一个用于沉在海底的重锤以及连接同一重锤及漂浮基座的两根拉拽绳，各组拉拽组件还包括设置在漂浮基座上的两台用于收放相应单根拉拽绳的卷扬机，该重锤呈“V”字夹角状引出的两根拉拽绳分别缠绕于对应的一个卷扬机的卷筒上；在水平面上作经过上述至少四个卷扬机的圆，该圆的圆心位于光伏阵列的中心处。所述光伏阵列为轴对称结构，拉拽组件为由上述对称轴线并沿漂浮基座边缘周向均布的三组；各重锤上引出的两根拉拽绳所构成的夹角彼此均等。两个相邻拉拽组件的相邻卷扬机间彼此靠近。所述卷扬机包括卷筒、用于驱动卷筒转动的动力部以及提供卷筒以回转托撑基体的底座；底座与漂浮基座间夹设有用于监控相应拉拽绳的拉力状态的压力传感器，卷筒一端处布置用于监控该拉拽绳的收放长度的旋转编码器。所述动力部包括驱动电机以及连接驱动电机与卷筒轴端的涡轮减速机，拉拽绳为钢丝缆绳。本技术的有益效果在于：1)、通过上述方案，首先，整个光伏阵列采用漂浮基座并依靠重锤锚固漂浮于水面，受力均匀、平衡。组件无需采用传统轴承旋转结构，自身仅依靠重锤作为锚固体并依靠卷扬机收放拉拽绳而产生旋转动作，也就不存在传统意义上的受力集中问题；同时其有别于陆基的水面漂浮方式，也免去了润滑维护、风沙侵袭等状况，可靠性高。其次，光伏阵列的无固体支撑结构的绳索牵引漂浮式构造，整个组件旋转启动、停止瞬间，完全靠水自然形成阻尼缓冲，避免了惯性冲击对整个结构件的损害。再次，由于结构上免去了构造复杂而维护不便的回转轴承构造，仅采用基座漂浮方式并搭配卷扬机的拉拽结构，因此机械结构更为简单，加工更为容易，不仅施工及维护成本得到了极大降低，安装操作也得到了极大简化。本技术结构合理可靠，通过全漂浮结构来搭配可收放的拉拽绳，从而使系统具备了可随水位涨落而自由起伏的工作特性，减少海水对于钢铁结构的侵蚀性，并可同步减少因轴承部位巨大化而导致的繁冗装配周期。卷扬机的电力来源可直接依靠太阳能电池提供，以保证其自给性。同时，依靠拉拽绳搭配重锤的设计，通过每两根彼此配合的拉拽绳所形成的夹角拉拽作用，从而实现了对该全漂浮结构的高效旋转驱动目的，其工作可靠稳定，效果可观。2)、上述光伏阵列的中心，可以理解为位于光伏阵列所构成的板面的中部位置处，以最优化光伏阵列的水面旋转幅度。当然，实际安装时可能存在些微偏差，系统也可正常使用。实际操作时，重锤的形成方式可为多种，或为钢铁球体，或为水泥重块，甚至为船锚结构等，只需确保光伏阵列相对水底的锚固功能即可。3)、同个重锤的“V”字状布置的两根拉拽绳，通过分别连接两台卷扬机，从而可通过外部的太阳光跟踪部件，以卷扬机对于拉拽绳的牵引和缠放，进而确保实现光伏阵列的可控旋转和太阳光线跟踪功能。拉拽组件的设计优选为三组，且沿光伏阵列的对称轴线均布排列，以提升其控制效率。各相邻的拉拽组件的相邻卷扬机间彼此靠近，以最大化上述拉拽绳的“V”字夹角的角度，从而提升卷扬机驱动时对于光伏阵列的驱动旋转效果。在需要光伏阵列转动时，各拉拽组件上的卷扬机需要彼此协同动作，以实现其拉拽旋转效果，其动作响应性高，工作可靠而稳定。4)、各台卷扬机作为整个拉拽组件的施力端，其采用压力传感器测量拉拽绳拉力，并依靠旋转编码器测试拉拽绳长度，从而形成闭环控制。操作时可考虑采用自适应算法，从而自动适应水底不平，水面涨落等因数对系统工作的影响。本技术具备不受任何外界环境干扰以及跟踪精度高等优点，其适用范围广，能可靠的应用于大多数的湖泊、水库等水域环境中。附图说明图1是本技术的其中一个实施例的结构俯视图；图2为图1的立体结构图；图3为卷扬机的工作结构示意图；图4为卷扬机的卷筒部位结构示意图；图5为构成跟踪控制结构的各模块单元的配合关系框图；图6为图1结构下的本技术的夜晚返回流程框图；图7为图1结构下的本技术的白天日照时间的工作流程框图；图8为光伏阵列随水面涨落起伏的控制流程框图。图示各标号与本技术各部件对应关系如下：10-光伏阵列21-重锤22-拉拽绳23-卷扬机23a-卷筒23b-底座23c-驱动电机23d-涡轮减速机30-压力传感器40-旋转编码器具体实施方式为便于理解，此处结合图1-8对本技术的其中一种实施结构及其工作流程作以下进一步描述：本技术的安装及工作状态如下：1)、根据建设地经纬度、气象环境等因数，为太阳能电池板设置合适的安装倾角和前后间距。将太阳能电池板采用浮筒、导轨等将作为漂浮基座而阵列漂浮在水面上，以形成具备轴对称外形的光伏阵列10，并依靠相应拉拽组件布置成图1-2结构。2)、具体布置时，以光伏阵列10面朝正南为六点钟方向，以光伏阵列10的对称轴线为中心在水平面上画圆，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉拽式水面浮动光伏跟踪系统，包括由太阳能电池板以及使该太阳能电池板浮于水面的漂浮基座所构成的光伏阵列(10)，其特征在于：在漂浮基座上设置至少两组拉拽组件；各组拉拽组件均包括一个用于沉在海底的重锤(21)以及连接同一重锤(21)及漂浮基座的两根拉拽绳(22)，各组拉拽组件还包括设置在漂浮基座上的两台用于收放相应单根拉拽绳的卷扬机(23)，该重锤(21)呈“V”字夹角状引出的两根拉拽绳(22)分别缠绕于对应的一个卷扬机(23)的卷筒(23a)上；在水平面上作经过上述至少四个卷扬机的圆，该圆的圆心位于光伏阵列(10)的中心处。

【技术特征摘要】
1.一种拉拽式水面浮动光伏跟踪系统，包括由太阳能电池板以及
使该太阳能电池板浮于水面的漂浮基座所构成的光伏阵列(10)，其特
征在于：在漂浮基座上设置至少两组拉拽组件；各组拉拽组件均包括一
个用于沉在海底的重锤(21)以及连接同一重锤(21)及漂浮基座的两
根拉拽绳(22)，各组拉拽组件还包括设置在漂浮基座上的两台用于收
放相应单根拉拽绳的卷扬机(23)，该重锤(21)呈“V”字夹角状引出
的两根拉拽绳(22)分别缠绕于对应的一个卷扬机(23)的卷筒(23a)
上；在水平面上作经过上述至少四个卷扬机的圆，该圆的圆心位于光伏
阵列(10)的中心处。
2.根据权利要求1所述的一种拉拽式水面浮动光伏跟踪系统，其
特征在于：所述光伏阵列(10)为轴对称结构，拉拽组件为由上述对称
轴线并沿漂浮基座边缘周向均布的三组；各重锤(21)上引出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋菊，
申请(专利权)人：陈秋菊，
类型：新型
国别省市：安徽;34