CN110086409A - 风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件，解决了如何将风力发电与光伏发电结合在一起达到节省土地资源和如何提高光伏发电效率的问题。将风电塔筒作为固定轴，在塔身距地面高5米到45米的高度范围内，分层安装布设光伏板组件，实现风光设备的有机结合，实现风光互补发电，将风电塔筒的垂直空间充分地利用起来；风电塔筒上的光伏组件可实现东向西方向经度的240°跟踪太阳光的昼夜旋转，同时实现南向北的纬度46°范围内的季节性跟踪，使光伏板吸收最高的太阳辐射量，从而提高光伏发电量。风光互补发电，提高空间利用率，共用配电设备节约输配电成本。

Description

风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电装置，特别涉及一种在风力发电塔筒上安装的可全方位跟踪太阳的光伏发电组件。

背景技术

随着国家新能源和清洁能源发展战略的引导，全社会的环保意识正在强化。光伏发电、风力发电产业正以日新月异的速度发展。近几年来，光伏发电和风力发电的装机容量逐年在递增，但可利用的土地和占据优越地理位置的空间在逐年减少。近几年来，将风力发电与光伏发电结合起来的技术开始发展，风力发电是基于高大的立柱式风电塔筒，具有平面占地不大，高空扩展空间大的特点，而光伏发电的太阳板的布置具有空间高度不大但平面占地面积大的特点，如何将两者在空间上组合起来，达到节省土地资源，并充分提高光伏发电效率成为现场需要研究解决的一个问题。

发明内容

本发明提供了一种风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件，解决了如何将风力发电与光伏发电结合在一起达到节省土地资源和如何提高光伏发电效率的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：将风电塔筒作为固定轴，在塔身距地面高5米到45米的高度范围内，分层安装布设光伏板组件，实现风光设备的有机结合，实现风光互补发电，将风电塔筒的垂直空间充分地利用起来；风电塔筒上的光伏组件可实现东向西方向经度的240°跟踪太阳光的昼夜旋转，同时实现南向北的纬度46°范围内的季节性跟踪，使光伏板吸收最高的太阳辐射量，从而提高光伏发电量。

一种风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件，包括风力发电塔筒筒柱、上方横梁、下方横梁和电控器，在上方横梁上设置有上方横梁卡接固定框卡口，在下方横梁上设置有下方横梁卡接固定框卡口，在风力发电塔筒筒柱上分别固定设置有上方水平轴承和下方水平轴承，在上方水平轴承的下方的风力发电塔筒筒柱上固定设置有上方大齿轮，在下方水平轴承的下方的风力发电塔筒筒柱上固定设置有下方大齿轮，上方横梁通过上方横梁卡接固定框卡口固定连接在上方水平轴承的后侧外圈上，在上方横梁卡接固定框卡口的内侧分别设置有上方横梁右侧旋转驱动电机和上方横梁左侧旋转驱动电机，在上方横梁右侧旋转驱动电机的向下伸出的输出轴上设置有上方右侧驱动小齿轮，上方右侧驱动小齿轮与上方大齿轮啮合在一起，在上方横梁左侧旋转驱动电机的向下伸出的输出轴上设置有上方左侧驱动小齿轮，上方左侧驱动小齿轮与上方大齿轮啮合在一起；下方横梁通过下方横梁卡接固定框卡口固定连接在下方水平轴承的前侧外圈上，在下方横梁卡接固定框卡口的内侧分别设置有下方横梁右侧旋转驱动电机和下方横梁左侧旋转驱动电机，在下方横梁右侧旋转驱动电机的向下伸出的输出轴上设置有下方右侧驱动小齿轮，下方右侧驱动小齿轮与下方大齿轮啮合在一起，在下方横梁左侧旋转驱动电机的向下伸出的输出轴上设置有下方左侧驱动小齿轮，下方左侧驱动小齿轮与下方大齿轮啮合在一起；在上方横梁与下方横梁之间设置有固定纵梁，光伏板的上端通过光伏板上端铰链与固定纵梁铰接在一起，在光伏板的下端通过光伏板下端铰链连接有活动纵梁上，在固定纵梁上设置有电控液压推杆，电控液压推杆的输出轴的顶端与活动纵梁铰接在一起；上方横梁右侧旋转驱动电机、上方横梁左侧旋转驱动电机、下方横梁右侧旋转驱动电机、下方横梁左侧旋转驱动电机和电控液压推杆分别与电控器电连接在一起；电控器中的控制程序，对电控液压推杆、下方横梁左侧旋转驱动电机、下方横梁右侧旋转驱动电机、上方横梁左侧旋转驱动电机和上方横梁右侧旋转驱动电机进行指令控制，实施状态是通过下方横梁中心位置设置的风速、风向、阳光跟踪传感器一体设备进行前端数据触感，将风向、风速、光照方向、强度转换成电流和电压等信号传输到电控制器中。

上方横梁和下方横梁均是以风力发电塔筒筒柱为中心轴呈扁担形设置的，在上方横梁与下方横梁之间对称地设置有两组太阳能发电板。

光伏板围绕风力发电塔筒筒柱实现从东向西方向的旋转角度为240度，光伏板围绕固定纵梁的摆动角度范围为0-30度。

本发明属于风光互补的新能源领域，将风电塔筒作为固定轴，在通身上分层安装光伏板，实现风光设备有机结合，风光互补发电，提高空间利用率，共用配电设备节约输配电成本；并且实现东向西方向经度240度跟踪太阳光昼夜旋转，同时实现南向北30度范围内季节性跟踪，在任何一个时间点都能够让光伏板与阳光垂直照受，使光伏板吸收最高的辐射量，从而提高发电量。风光互补，还可以解决白天风机在停机或待风状态下，倒吸电网电能的电量补充，确保风机用电的安全保障。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的A-A向剖视图；

图3是本发明的光伏板框架与塔筒上两个导向大齿轮之间的配合关系图；

图4是本发明的上方横梁框及下方横梁框的结构示意图；

图5是本发明在侧视方向上的光伏板框架与塔筒之间配合关系图；

图6是本发明的固定纵梁18、活动纵梁19、光伏板20和电控液压推杆21之间的配合关系图；

图7是在风力发电塔筒筒柱1上设置两层光伏发电板时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件，包括风力发电塔筒筒柱1、上方横梁4、下方横梁6和电控器，在上方横梁4上设置有上方横梁卡接固定框卡口5，在下方横梁6上设置有下方横梁卡接固定框卡口7，在风力发电塔筒筒柱1上分别固定设置有上方水平轴承2和下方水平轴承3，在上方水平轴承2的下方的风力发电塔筒筒柱上固定设置有上方大齿轮16，在下方水平轴承3的下方的风力发电塔筒筒柱上固定设置有下方大齿轮17，上方横梁4通过上方横梁卡接固定框卡口5固定连接在上方水平轴承2的后侧外圈上，在上方横梁卡接固定框卡口5的内侧分别设置有上方横梁右侧旋转驱动电机8和上方横梁左侧旋转驱动电机9，在上方横梁右侧旋转驱动电机8的向下伸出的输出轴上设置有上方右侧驱动小齿轮12，上方右侧驱动小齿轮12与上方大齿轮16啮合在一起，在上方横梁左侧旋转驱动电机9的向下伸出的输出轴上设置有上方左侧驱动小齿轮13，上方左侧驱动小齿轮13与上方大齿轮16啮合在一起；下方横梁6通过下方横梁卡接固定框卡口7固定连接在下方水平轴承3的前侧外圈上，在下方横梁卡接固定框卡口7的内侧分别设置有下方横梁右侧旋转驱动电机10和下方横梁左侧旋转驱动电机11，在下方横梁右侧旋转驱动电机10的向下伸出的输出轴上设置有下方右侧驱动小齿轮14，下方右侧驱动小齿轮14与下方大齿轮17啮合在一起，在下方横梁左侧旋转驱动电机11的向下伸出的输出轴上设置有下方左侧驱动小齿轮15，下方左侧驱动小齿轮15与下方大齿轮17啮合在一起；在上方横梁4与下方横梁6之间设置有固定纵梁18，光伏板20的上端通过光伏板上端铰链22与固定纵梁18铰接在一起，在光伏板20的下端通过光伏板下端铰链23连接有活动纵梁19上，在固定纵梁18上设置有电控液压推杆21，电控液压推杆21的输出轴的顶端与活动纵梁19铰接在一起；上方横梁右侧旋转驱动电机8、上方横梁左侧旋转驱动电机9、下方横梁右侧旋转驱动电机10、下方横梁左侧旋转驱动电机11和电控液压推杆21分别与电控器电连接在一起。

上方横梁4和下方横梁6均是以风力发电塔筒筒柱1为中心轴呈扁担形设置的，在上方横梁4与下方横梁6之间对称地设置有两组太阳能发电板；根据安装地点的纬度，可确定在风力发电塔筒筒柱1上分别固定设置的上方水平轴承2与下方水平轴承3之间的距离，从而决定光伏板的倾斜角度，上方水平轴承2和下方水平轴承3均是内圈固定在风力发电塔筒筒柱1上，而外圈可旋转的轴承，电控器控制上方横梁右侧旋转驱动电机8、上方横梁左侧旋转驱动电机9、下方横梁右侧旋转驱动电机10和下方横梁左侧旋转驱动电机11，同步跟随太阳旋转，使太阳光直射在光伏板20上，获得最大的发电效率。

光伏板20围绕风力发电塔筒筒柱1实现从东向西方向的旋转角度为240度，光伏板20围绕固定纵梁18的摆动角度范围为0-30度；电控器控制电控液压推杆21，使活动纵梁19升降，使光伏板20的下端与固定纵梁18之间活动形成有过风缝隙口，使整个光伏发电组板中间可通过风，提高其抗风能力。

本发明的电控器中的电控制***，风速风向仪、太阳光***一体化的探测传感设备，安装在下横梁与塔筒贴点位置，更准确的捕捉太阳光和风速风向的数据反馈到电控器中的程序控制器进行数据分析，程序控制器进一步控制驱动电机等电气元件执行单元；本发明的回位***，太阳能跟踪装置安装夏至早六点，冬至晚6点的地区数据进行编辑程序，光伏板发电装置与塔筒的水平方向“公转”时的回位最大角度设定为夏至早6点正东方，夏至晚8点正西方，光伏板发电装置与塔筒垂直方向的转动的回位最大角度设定为冬至早8点与夏至14点；此发明中光伏板数量、功率和尺寸、横梁材料型号、各种次轮的型号没有有具体的数据；图2的中心(重心)必须与风电塔筒的中心在一个点上，在实际实施中进行设计。

Claims (3)

1.一种风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件，包括风力发电塔筒筒柱（1）、上方横梁（4）、下方横梁（6）和电控器，在上方横梁（4）上设置有上方横梁卡接固定框卡口（5），在下方横梁（6）上设置有下方横梁卡接固定框卡口（7），在风力发电塔筒筒柱（1）上分别固定设置有上方水平轴承（2）和下方水平轴承（3），在上方水平轴承（2）的下方的风力发电塔筒筒柱上固定设置有上方大齿轮（16），在下方水平轴承（3）的下方的风力发电塔筒筒柱上固定设置有下方大齿轮（17），其特征在于，上方横梁（4）通过上方横梁卡接固定框卡口（5）固定连接在上方水平轴承（2）的后侧外圈上，在上方横梁卡接固定框卡口（5）的内侧分别设置有上方横梁右侧旋转驱动电机（8）和上方横梁左侧旋转驱动电机（9），在上方横梁右侧旋转驱动电机（8）的向下伸出的输出轴上设置有上方右侧驱动小齿轮（12），上方右侧驱动小齿轮（12）与上方大齿轮（16）啮合在一起，在上方横梁左侧旋转驱动电机（9）的向下伸出的输出轴上设置有上方左侧驱动小齿轮（13），上方左侧驱动小齿轮（13）与上方大齿轮（16）啮合在一起；下方横梁（6）通过下方横梁卡接固定框卡口（7）固定连接在下方水平轴承（3）的前侧外圈上，在下方横梁卡接固定框卡口（7）的内侧分别设置有下方横梁右侧旋转驱动电机（10）和下方横梁左侧旋转驱动电机（11），在下方横梁右侧旋转驱动电机（10）的向下伸出的输出轴上设置有下方右侧驱动小齿轮（14），下方右侧驱动小齿轮（14）与下方大齿轮（17）啮合在一起，在下方横梁左侧旋转驱动电机（11）的向下伸出的输出轴上设置有下方左侧驱动小齿轮（15），下方左侧驱动小齿轮（15）与下方大齿轮（17）啮合在一起；在上方横梁（4）与下方横梁（6）之间设置有固定纵梁（18），光伏板（20）的上端通过光伏板上端铰链（22）与固定纵梁（18）铰接在一起，在光伏板（20）的下端通过光伏板下端铰链（23）连接有活动纵梁（19）上，在固定纵梁（18）上设置有电控液压推杆（21），电控液压推杆（21）的输出轴的顶端与活动纵梁（19）铰接在一起；上方横梁右侧旋转驱动电机（8）、上方横梁左侧旋转驱动电机（9）、下方横梁右侧旋转驱动电机（10）、下方横梁左侧旋转驱动电机（11）和电控液压推杆（21）分别与电控器电连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件，其特征在于，上方横梁（4）和下方横梁（6）均是以风力发电塔筒筒柱（1）为中心轴呈扁担形设置的，在上方横梁（4）与下方横梁（6）之间对称地设置有两组太阳能发电板。

3.根据权利要求1或2所述的一种风电塔筒上安装的可全方位跟踪阳光的光伏发电组件，其特征在于，光伏板（20）围绕风力发电塔筒筒柱（1）实现从东向西方向的旋转角度为240度，光伏板（20）围绕固定纵梁（18）的摆动角度范围为0-30度。