本發(fā)明涉及光伏發(fā)電,具體涉及一種折疊式雙軸跟蹤光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)及雙軸跟蹤方法。
背景技術(shù):
1、太陽(yáng)能是一種清潔能源,隨著科技的發(fā)展人們對(duì)太陽(yáng)能的也越來越重視,光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù),主要由太陽(yáng)電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,主要部件由電子元器件構(gòu)成。
2、為了使太陽(yáng)電池板(組件)更好的接收太陽(yáng)光照,本領(lǐng)域中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光伏組件子系統(tǒng)的太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng),通過實(shí)時(shí)地跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),調(diào)整光伏組件子系統(tǒng)機(jī)架的朝向,以使得太陽(yáng)光直射至光伏組件子系統(tǒng)的受光平面,可以增加光伏組件子系統(tǒng)所能接收到的太陽(yáng)輻射量,提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體發(fā)電量。光伏發(fā)電裝置的太陽(yáng)跟蹤方式包括單軸自動(dòng)跟蹤和雙軸自動(dòng)跟蹤,其中雙軸自動(dòng)跟蹤的光伏面板南北向和東西向均可調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電量比固定式光伏發(fā)電裝置高40%以上,具有更高使用價(jià)值和應(yīng)用效益。
3、目前光伏支架多為固定式結(jié)構(gòu),在安裝過程中,需要將光伏支架搬運(yùn)到安裝位置,普通的光伏支架體積和質(zhì)量較大,不便于攜帶,安裝時(shí)需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間,而且不能合理的利用光伏支架所占的空間。尤其是在遇到市電未通區(qū)域、抗災(zāi)救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)或者野外勘探等工地場(chǎng)景時(shí),集裝箱通常是首選的臨時(shí)性居住場(chǎng)所,為了滿足生活和辦公用電需求,需要設(shè)計(jì)一種便于在集裝箱頂部拆裝的折疊式光伏發(fā)電裝置,但是折疊式光伏發(fā)電裝置的抗風(fēng)性能差,在太陽(yáng)跟蹤過程中容易受到風(fēng)阻和振動(dòng)等因素影響,導(dǎo)致跟蹤角度存在誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處,本發(fā)明的目的在于提供一種折疊式雙軸跟蹤移動(dòng)光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)及跟蹤方法,具備折疊式便捷拆裝功能,并提高在太陽(yáng)跟蹤過程中的抗風(fēng)性能。
2、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種折疊式雙軸跟蹤光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng),包括:
3、水平旋轉(zhuǎn)底座;
4、主體框架,其底部固定安裝于所述水平旋轉(zhuǎn)底座上;
5、收折框架,所述主體框架的左右兩側(cè)分別與一個(gè)所述收折框架鉸接;
6、光電轉(zhuǎn)換單元,所述主體框架和所述收折框架內(nèi)分別設(shè)有可沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的所述光電轉(zhuǎn)換單元;
7、傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其設(shè)于所述光電轉(zhuǎn)換單元的兩側(cè),用于驅(qū)動(dòng)所述光電轉(zhuǎn)換單元沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng);
8、控制系統(tǒng),其包括太陽(yáng)跟蹤模塊、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器及控制模塊,所述控制模塊分別與所述水平旋轉(zhuǎn)底座、光電轉(zhuǎn)換單元、傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)跟蹤模塊、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器電連接。
9、優(yōu)選的,上述方案中,所述主體框架內(nèi)設(shè)有兩個(gè)背靠背的所述光電轉(zhuǎn)換單元,所述光電轉(zhuǎn)換單元的上邊緣兩側(cè)與所述主體框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述收折框架內(nèi)設(shè)有兩個(gè)背靠背的所述光電轉(zhuǎn)換單元,所述光電轉(zhuǎn)換單元的上邊緣兩側(cè)與所述收折框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
10、優(yōu)選的,上述方案中,所述傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)推桿,所述電動(dòng)推桿的后端與所述主體框架或所述收折框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接,前端與所述光電轉(zhuǎn)換單元的側(cè)邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)連接,當(dāng)所述電動(dòng)推桿的前端推出時(shí),驅(qū)動(dòng)所述光電轉(zhuǎn)換單元沿著上邊緣向外轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)所述電動(dòng)推桿的前端收回時(shí),驅(qū)動(dòng)所述光電轉(zhuǎn)換單元沿著上邊緣向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
11、優(yōu)選的,上述方案中,所述水平旋轉(zhuǎn)底座包括上法蘭板、回轉(zhuǎn)支承、下法蘭板以及減速電機(jī),所述上法蘭板水平安裝于所述回轉(zhuǎn)支承的頂端,所述下法蘭板水平安裝于所述回轉(zhuǎn)支承的底端,所述減速電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述回轉(zhuǎn)支承的頂端旋轉(zhuǎn)。
12、優(yōu)選的,上述方案中,所述主體框架包括第一豎桿、第一橫桿及第二橫桿,兩根所述第一豎桿的底端與所述第一橫桿的兩端固定連接,頂端與所述第二橫桿的兩端固定連接,所述上法蘭板固定安裝于所述第一橫桿的底部中間位置,所述主體框架的所述光電轉(zhuǎn)換單元的兩側(cè)分別與一根所述第一豎桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
13、優(yōu)選的,上述方案中,所述收折框架包括第一豎桿、第二豎桿、第二橫桿及第三橫桿,所述第一豎桿和所述第二豎桿的底端與所述第三橫桿的兩端固定連接,頂端與所述第二橫桿的兩端固定連接,所述收折框架的所述光電轉(zhuǎn)換單元的一側(cè)與所述第一豎桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,另一側(cè)與所述第二豎桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述第二豎桿遠(yuǎn)離所述主體框架設(shè)置。
14、優(yōu)選的,上述方案中,所述控制系統(tǒng)還包括逆變器、蓄電池組及無線通信模塊,所述逆變器與所述控制模塊電連接,所述蓄電池組分別與所述控制模塊、所述逆變器電連接,所述無線通信模塊與所述逆變器電連接。
15、優(yōu)選的,上述方案中,所述太陽(yáng)跟蹤模塊包括光敏傳感器和傾角傳感器,多個(gè)所述光敏傳感器相互遠(yuǎn)離地設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換單元的正面,用于采集所述光電轉(zhuǎn)換單元不同位置的光照強(qiáng)度信息,所述傾角傳感器設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換單元的背面,用于采集所述光電轉(zhuǎn)換單元的位置信息。
16、一種雙軸跟蹤方法,應(yīng)用于上述的所述折疊式雙軸跟蹤光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng),所述雙軸跟蹤方法包括:
17、步驟s1:創(chuàng)建所述光電轉(zhuǎn)換單元的虛擬鏡像:根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換單元的基本物理參數(shù),所述傾角傳感器實(shí)時(shí)采集的所述光電轉(zhuǎn)換單元的位置信息,在三維空間坐標(biāo)系中創(chuàng)建所述光電轉(zhuǎn)換單元的虛擬鏡像模型。
18、步驟s2:計(jì)算所述光電轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)風(fēng)阻:將所述風(fēng)向傳感器實(shí)時(shí)采集的風(fēng)向信息輸入三維空間坐標(biāo)系中,計(jì)算所述虛擬鏡像模型在該風(fēng)向上的投影面積,結(jié)合所述風(fēng)速傳感器采集的風(fēng)速信息計(jì)算所述光電轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)風(fēng)阻。
19、步驟s3:選擇雙軸跟蹤模式:當(dāng)所述光電轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)風(fēng)阻未超風(fēng)阻閾值時(shí),選擇標(biāo)準(zhǔn)雙軸跟蹤模式,所述控制模塊根據(jù)所述光敏傳感器采集的光照強(qiáng)度信息控制所述水平旋轉(zhuǎn)底座和所述傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)完成預(yù)設(shè)動(dòng)作,使得所述光電轉(zhuǎn)換單元正對(duì)太陽(yáng);當(dāng)所述光電轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)風(fēng)阻超過風(fēng)阻閾值時(shí),選擇修正雙軸跟蹤模式,所述控制模塊根據(jù)所述光敏傳感器采集的光照強(qiáng)度信息控制所述傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)完成預(yù)設(shè)動(dòng)作,使得所述光電轉(zhuǎn)換單元正對(duì)太陽(yáng),并根據(jù)所述風(fēng)向傳感器實(shí)時(shí)采集的風(fēng)向信息控制所述水平旋轉(zhuǎn)底座完成預(yù)設(shè)動(dòng)作,使得所述光電轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)風(fēng)阻減小。
20、優(yōu)選的,上述方案中,所述光電轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)風(fēng)阻計(jì)算公式為f=0.5*p*s*cd*v2;其中f為所述光電轉(zhuǎn)換單元受到的風(fēng)阻力;p為標(biāo)況下的空氣密度;s為所述光電轉(zhuǎn)換單元在該風(fēng)向上的橫截面積,通過計(jì)算所述虛擬鏡像模型在該風(fēng)向上的投影面積獲得;cd為所述光電轉(zhuǎn)換單元的風(fēng)阻系數(shù),通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和下滑實(shí)驗(yàn)獲得;v為風(fēng)速,通過風(fēng)速傳感器實(shí)時(shí)采集。
21、與現(xiàn)有的技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下有益效果:
22、1.本發(fā)明的主體框架的左右兩側(cè)分別與一個(gè)收折框架鉸接,具備折疊式便捷拆裝功能,主體框架和收折框架內(nèi)分別設(shè)有可沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的光電轉(zhuǎn)換單元,傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)于光電轉(zhuǎn)換單元的兩側(cè),用于驅(qū)動(dòng)光電轉(zhuǎn)換單元沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng),折疊狀態(tài)時(shí)的光電轉(zhuǎn)換單元被收回到主體框架和收折框架內(nèi)部,能夠起到邊緣防護(hù)作用。
23、2.本發(fā)明的主體框架內(nèi)設(shè)有兩個(gè)背靠背的光電轉(zhuǎn)換單元,光電轉(zhuǎn)換單元的上邊緣兩側(cè)與主體框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接,收折框架內(nèi)設(shè)有兩個(gè)背靠背的光電轉(zhuǎn)換單元,光電轉(zhuǎn)換單元的上邊緣兩側(cè)與收折框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接,設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)巧妙,背靠背的光電轉(zhuǎn)換單元折疊后占用空間小,展開后接收太陽(yáng)光照面積大。
24、3.本發(fā)明雙軸跟蹤方法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控光電轉(zhuǎn)換單元的風(fēng)阻,當(dāng)光電轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)風(fēng)阻超過風(fēng)阻閾值時(shí),選擇修正雙軸跟蹤模式,控制模塊根據(jù)光敏傳感器采集的光照強(qiáng)度信息控制傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)完成預(yù)設(shè)動(dòng)作,使得光電轉(zhuǎn)換單元正對(duì)太陽(yáng),并根據(jù)風(fēng)向傳感器實(shí)時(shí)采集的風(fēng)向信息控制水平旋轉(zhuǎn)底座完成預(yù)設(shè)動(dòng)作,減小光電轉(zhuǎn)換單元的風(fēng)阻,從而提高在太陽(yáng)跟蹤過程中的抗風(fēng)性能。