一种追光光伏发电单元及光伏发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种追光光伏发电单元及光伏发电系统，包括支架、设置在支架上可旋转的光伏板、以及驱动光伏板旋转的驱动装置，驱动装置包括分别设置在支架两侧盛有水的水箱、分别放置在水箱内的漂浮物、以及分别旋转连接在光伏板两端的2个连杆，所述连杆另一端连接漂浮物，所述两个水箱之间设置有能相互抽送水的水泵装置，水泵装置能使2个水箱之间形成水位差，光伏板在东西方向上倾斜角的变化主要通过水箱内的水位差实现，水箱内的水位差通过水泵实现，在控制与调节中只用调节水泵的水流量即可完成倾斜角随时间变换的程度，较为简单实现无级调节，相比使用电路或电机控制，此设计结构较为简单，成本较低，较容易实施。较容易实施。较容易实施。

【技术实现步骤摘要】
一种追光光伏发电单元及光伏发电系统


[0001]本技术涉及光伏发电
，尤其涉及一种追光光伏发电单元及光伏发电系统。

技术介绍

[0002]合理高效的利用太阳能不仅取决于地理位置，还需要在不同地理位置合理布置光伏装置。第一，由于地球公转影响，在回归线内的经度方向上，太阳光线与地面的角度以年为单位呈周期性变化，即在回归线内的同一经度地区，南北方向上，地表接收的太阳光功率以年为单位发生周期变化；第二，由于地球自转影响，在回归线内的纬度方向上，太阳光线与地面的角度以天为单位呈周期性变化，即在回归线内的同一纬度地区，东西方向上，地表接收的太阳光功率以天为单位发生周期变化。
[0003]根据以上原理，结合我国的地理位置状况，现多数光伏板在南北方向上基本采用固定最佳倾角式安装，最佳倾斜角度一般为所在地纬度值，这只能确保以年为周期在南北方向(经度方向)上接收相对较高的太阳光功率，而在东西方向(纬度方向)上则一般与地面水平，这导致一天内仅正午时刻太阳光直射光伏板，没有充分利用太阳光，同时容易导致午时负荷叠加过高，不得不减少发电以保障电网安全运行。
[0004]目前部分厂家开展了追光支架研发和应用，主要在东西方向上进行追光设计，即在一天内变化东西方向(纬度方向)上光伏板与地面的角度，以保证光伏板处于较高接收太阳光功率的状态，但由于其自动控制系统结构较为复杂，稳定性低，投入与维护的成本较高，投资后回报慢且伴随不稳定，所以很少得到大规模应用。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本技术的目的在于提供一种可进行追光、且结构较简单可靠、成本较低的追光光伏发电单元及光伏发电系统。
[0006]本技术为解决其技术问题而采用的技术方案是：
[0007]一种追光光伏发电单元，包括支架、设置在支架上可旋转的光伏板、以及驱动光伏板旋转的驱动装置，所述驱动装置包括分别设置在支架两侧盛有水的水箱、分别放置在水箱内的漂浮物、以及分别旋转连接在光伏板两端的2个连杆，所述连杆另一端连接漂浮物，所述两个水箱之间设置有能相互抽送水的水泵装置，所述水泵装置能使2个水箱之间形成水位差，所述水箱包括第一水箱和第二水箱，所述水泵装置将第一个水箱中的水持续、匀速抽向第二水箱中的工作时间为x小时，6≤x≤12，光伏板的长度为L，光伏板与水平面形成的倾斜角为α，1个水箱的水平截面平均面积为S，水泵装置朝着第二个水箱抽水的流量为
[0008]所述光伏板的旋转轴位于光伏板长度方向的等分面。
[0009]所述水泵装置能控制第一水箱与第二水箱的水位使两者发生水位差，以带动连杆
控制光伏板的旋转。
[0010]所述水泵装置包括能把第二水箱的水抽进第一水箱的第一水泵、以及能把第一水箱的水抽进第二水箱的第二水泵。
[0011]所述光伏板与水泵装置的工作过程如下：
[0012]S1：所述光伏板的旋转轴沿南北方向，所述第一水箱位于东侧，第二水箱位于西侧。
[0013]S2：日出前：启动第二水泵，将位于东侧的第一水箱水位降至设计最低值，位于西侧的第二水箱水位升至设计最高值，使光伏板调至设计初始位置，此时光伏板一侧向第一水箱倾斜，倾斜角为α。
[0014]S3：日出时或日出后：早晨的12
‑
x/2时，启动第一水泵，将西侧的第二水箱按设计流量抽至东侧的第一水箱，第一水泵工作x小时，直至下午的12+x/2时，将西侧的第二水箱按设计流量逐渐降至最低水位，且光伏板调整到最终位置，此时光伏板另一侧向第二水箱倾斜，此时倾斜角为α。
[0015]S4：在晴天情况下，重复步骤S2、S3。
[0016]所述第一水泵与第二水泵分别连接有用以控制的水流流量和防止水流倒流的单向阀。
[0017]所述第一水箱与第二水箱之间连通有平衡管道，所述平衡管道上设置有电磁阀，电磁阀打开之后，能使平衡管道连通，使第一水箱与第二水箱的水位自动保持相等。
[0018]优选地，所述支架顶端安装有可旋转的轴承支架，所述轴承支架与支架通过旋转轴承连接，所述光伏板安装在轴承支架上。
[0019]一种光伏发电系统，包括若干个追光光伏发电单元，所有的追光光伏发电单元的光伏板呈阵列分布。
[0020]所述光伏板呈南北方向与东西方向上的阵列分布。
[0021]所述光伏板的旋转方向为东西方向，光伏板在南北方向上与水平面形成的角度为固定。
[0022]本技术的有益效果是：
[0023]本设计的光伏板在南北方向上的倾斜角以最佳倾斜角度为基准，主要在东西方向上进行追光设计。光伏板安装在轴承支架上，轴承支架在支架上的旋转方向为东西方向，通过水泵控制第一水箱与第二水箱内的水容量，以形成水位差，漂浮物在水箱内的高度不同，连杆分别在光伏板两端施加推力与拉力，光伏板随水位变化发生倾斜角的变化，使光伏板上表面时刻处于太阳光的直射状态下，实现追光。
[0024]光伏板在东西方向上倾斜角的变化主要通过水箱内的水位差实现，水箱内的水位差通过水泵实现，在控制与调节中只用调节水泵的水流量即可完成倾斜角随时间变换的程度，较为简单实现无级调节，相比使用电路或电机控制，此设计结构较为简单，成本较低，较容易实施。
[0025]为保证单元的安全可靠，第一水箱与第二水箱底部之间连通有平衡管道，管道上设置电磁阀，当风力较大超过设计值时，水泵装置停止工作，电磁阀打开，平衡管道为连通状态，即第一水箱与第二水箱为连通状态，两者的水位自动恢复为等高状态，光伏板处于水平位置，减少风力的影响，同时电磁自锁结构自动带电，防止光伏支架随意晃动。
附图说明
[0026]图1是追光光伏发电单元的结构示意图；
[0027]图2是追光光伏发电单元在正午时刻光伏板位置的结构示意图；
[0028]图3是追光光伏发电单元在早上某时刻光伏板位置的结构示意图；
[0029]图4是追光光伏发电单元在下午某时刻光伏板位置的结构示意图；
[0030]图5是光伏发电系统里光伏板的阵列分布示意图；
[0031]图6是常规固定最佳倾角式光伏板的布置示意图；
[0032]图7是固定布置与追光布置单日单板发电负荷曲线；
[0033]图8是某一确定面积固定布置与追光布置发电曲线。
具体实施方式
[0034]为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部。
[0035]参照图1，本技术提出了一种追光光伏发电单元，包括支架2、设置在支架2上可旋转的光伏板10、以及驱动光伏板10旋转的驱动装置3，所述驱动装置3包括分别设置在支架2两侧盛有水的水箱31、分别放置在水箱31内的漂浮物32、以及分别旋转连接在光伏板10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性追光光伏发电单元，其特征在于，包括支架(2)、设置在支架(2)上可旋转的光伏板(10)、以及驱动光伏板(10)旋转的驱动装置(3)，所述驱动装置(3)包括分别设置在支架(2)两侧盛有水的2个水箱(31)、分别放置在水箱(31)内的漂浮物(32)、以及分别旋转连接在光伏板(10)两端的2个连杆(30)，所述连杆(30)另一端连接所述漂浮物(32)，两个水箱(31)之间设置有能相互抽送水的水泵装置(5)，所述水泵装置(5)能使2个水箱(31)之间形成水位差。2.根据权利要求1所述的一种柔性追光光伏发电单元，其特征在于，所述光伏板(10)的旋转轴位于光伏板(10)长度方向的等分面。3.根据权利要求2所述的一种柔性追光光伏发电单元，其特征在于，所述水箱(31)包括第一水箱(310)与第二水箱(311)，所述水泵装置(5)能控制第一水箱(310)与第二水箱(311)的水位使两者发生水位差以带动连杆(30)控制光伏板(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德兵，吕晗，李跃辉，吴开田，
申请(专利权)人：中海油电力投资有限公司，
类型：新型
国别省市：