CN110979579B - 一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，涉及太阳能光伏发电技术领域。本发明包括浮体和倾斜控制装置、光伏组件；浮体上表面固定有光伏组件；浮体内部设置有倾斜控制装置；倾斜控制装置包括微型电机；微型电机传动连接有转动杆；转动杆上连接有配重球；浮体内部开设有空腔；空腔底部开设有滑动槽道；配重球在微型电机和转动杆的作用下，使得配重球在滑动槽道内滑动。本发明通过浮体给光伏组件组件提供浮力、倾斜控制装置调节配重球所处位置，来控制浮体上光伏组件的面板朝向；即可达到光伏组件面板跟随者太阳的位置变化进行同步跟随并始终朝向太阳的优点。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，特别是涉及一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体。
背景技术
目前的水面光伏电站可分为桩基固定式和水面漂浮式；由于漂浮式光伏组件与水面更近、水冷效果优势明显、适应水面高度变化强等优点，使得水面漂浮式的光伏电站应用相对广泛。
水上漂浮式光伏电站的组成部分主要为光伏组件面板、汇流箱、逆变设备、变压器、集电线路、聚乙烯浮体架台等。中国专利《一种水面漂浮光伏发电用太阳能***及其实现方法》，公开号为：CN105227103A；该发明公开了一种水面漂浮光伏发电用太阳能***，包括设置在水面上的若干个漂浮式光伏阵列，所述漂浮式光伏阵列上固定有光伏组件，每个漂浮式光伏阵列的侧边均布置有调节水箱，所述调节水箱连接有水泵，水泵连接控制器；本发明通过水泵调节的调节水箱内水量改变重力或浮力，调节水箱带动水面浮式光伏阵列运动，达到控制光伏组件平面与水平面夹角的目的，使光伏组件可实时跟踪太阳高度角或太阳时角。克服以往太阳能***使用电动机械和传动机构带来的成本、维护等问题。
上述专利以及现有技术中，对光伏组件的方向调节，均是进行单一方向的进行调节；对于上午和下午的阳光，所需光伏组件的仰角设置较大，中午时所需光伏组件的仰角接近于零，然后又需要使得光伏组件跟随太阳的转动进行单一方向的转动；故跟随太阳需要调节转动角度的同时还需要调节仰角。而目前的水面漂浮式光伏组件仅仅通过调节水箱内水量改变重力或浮力所调节的转动方向还不够。
本发明的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，放置于水上漂浮式光伏阵列浮体支架内侧，通过浮体给光伏组件组件提供浮力、倾斜控制装置调节配重球所处位置，来控制浮体上光伏组件的面板朝向；即可达到光伏组件面板跟随者太阳的位置变化进行同步跟随并始终朝向太阳的优点，其中，光伏组件并未发生转动，只是跟随配重球的所处位置，相应的进行倾斜，并朝向太阳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，通过浮体给光伏组件组件提供浮力、倾斜控制装置调节配重球所处位置，来控制浮体上光伏组件的面板朝向；即可达到光伏组件面板跟随者太阳的位置变化进行同步跟随并始终朝向太阳的优点。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，包括光伏组件、浮体和倾斜控制装置；所述浮体为半球体结构；所述浮体上表面固定有光伏组件；所述浮体内部设置有倾斜控制装置；所述倾斜控制装置包括微型电机；所述微型电机通过若干组齿轮传动连接有转动杆；所述转动杆上通过细绳连接有配重球；所述转动杆的转动中心位于浮体的中心线上；所述浮体内部开设有空腔；所述空腔底部开设有滑动槽道；所述配重球在微型电机和转动杆的作用下，使得配重球在滑动槽道内滑动；
所述微型电机通过若干组齿轮的作用，将其角度速度调节至缓慢，即转动杆进行缓慢转动，其转动一圈的周期为一天；所述转动杆通过细绳拖动或者拉动配重球进行滑动或者滚动，所述滑动槽道内表面为光滑的，即转动杆上的细绳保持一定的拉力，而配重球的重力始终压在滑动槽道上；所述滑动槽道位于浮体中心线的周侧；即可达到配重球在滑动槽道滑动一圈的周期为一天；
当转动杆上无配重球时，所述浮体的上表面正好为水平面状态；
当转动杆上系有配重球时，由于滑动槽道位于浮体的中心线周侧，故此时的滑动槽道上的配重球会造成浮体上的重心偏移，即所述浮体的上表面便会向配重球所处的位置进行倾斜；
所述配重球在滑动槽道滑动时，所述浮体的重心也会随着配重球滑动而变化，其周期设置为一天时，通过设置好清晨的起始位置，正好使得浮体上表面的光伏组件持续保持着朝向太阳；所述配重球可以采用金属材质，以及金属中密度较大的铅，或者成本较低的铁，或者不易生锈的不锈钢等。
进一步地，所述浮体周侧固定有用于提供倾斜时增加浮力的浮块；用于增加浮体周侧浮力的浮块的作用是，保证配重球使得本发明的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体相应的进行倾斜时，浮块会相应的增加浮力，使得不会倾覆和翻倒，具有提高其稳定性的作用。
进一步地，所述浮块为下窄上宽的圆环型结构；所述浮块的横截面为倒三角形结构或者倒梯形结构，也是增加其稳定性。
进一步地，所述浮块均匀分布在浮体周侧；所述浮块为酒瓶结构；所述浮块采用酒瓶结构的作用是：水面位于浮块中酒瓶结构的瓶底部位，其倾斜度的最大值时的水面也仅仅达到酒瓶结构中的横截面最大处的下方部位。
进一步地，所述滑动槽道为椭圆型结构；所述滑动槽道为椭圆型结构的作用是：所述配重球处于椭圆型中的两侧半圆弧时，其光伏组件面板的倾斜度是最大的，因为配重球与没有配重球时的重心位置的距离最远；所述配重球处于椭圆型中的直线线段时，其光伏组件面板的倾斜度是相对较小的，因为配重球与没有配重球时的重心位置的距离相对较近；此时光伏组件面板的仰角便会降低，即更加符合中午时面对太阳的朝向；其中，可以对滑动槽道的深度进行调节，其深度可以大于配重球的中上部的高度。
一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，包括光伏组件、浮体和倾斜控制装置；所述浮体为半水滴型结构；所述浮体上表面固定有光伏组件；所述浮体内部设置有倾斜控制装置；所述倾斜控制装置包括微型电机；所述微型电机通过若干组齿轮传动连接有转动杆；所述转动杆上通过细绳连接有配重球；所述浮体内部开设有空腔；所述空腔底部开设有滑动槽道；所述配重球在微型电机和转动杆的作用下，使得配重球在滑动槽道内滑动；
该原理与上述相同，其区别在于水滴型的浮体放置在水中时，便会自动向一侧倾斜的作用，该倾斜的程度技术人员可以根据浮体与光伏组件的相对位置和水滴型的浮体的尺寸等因素进行相应调节；
然后转动杆上系有配重球时，由于添加配重球后会造成无配重球时浮体上的重心产生偏移，即所述浮体的上表面便会向配重球所处的位置进行倾斜；
当配重球所造成的倾斜与水滴型的浮体原有倾斜方向重合时，增加倾斜程度；
当配重球所造成的倾斜与水滴型的浮体原有倾斜方向相反时，便会降低倾斜程度；使得仰角变低，此时便会更加符合中午时面对太阳的朝向；
当配重球所造成的倾斜与水滴型的浮体原有倾斜方向不处于同一条直线上时，便会产生一定程度的侧偏，此时便会更加符合上午或者下午时面对太阳的朝向。
进一步地，所述浮体中水滴型的尖端处固定有浮块；此处所述浮块的作用是：通过浮块的大小来调节水滴型的浮体放置在水中时的倾斜程度，以及调节为相同方向或者相反方向；甚至还可以调节浮体使之上表面为水平面，只是该处无需调为水平面，便不再赘述；
其中，调节为相同方向时，即浮块所产生的浮力不足以调节浮体使之上表面为水平面，便与原有倾斜方向保持相同方向；
调节为相反方向时，即浮块所产生的浮力足以调节浮体使之上表面为水平面，并且浮力有盈余，从而使之向相反方向倾斜，便与原有倾斜方向保持相同方向。
进一步地，所述滑动槽道为圆形结构，此处的滑动槽道为圆形结构便可达到调节朝向方向和仰角的作用，故此处仅需圆形结构即可。
进一步地，所述浮块上设置有限位环；所述限位环套接有弹簧；所述浮体通过限位环和弹簧连接有支架；所述限位环、弹簧和支架的作用，就是限制浮体的最大倾斜程度，具有保证不会倾覆和提高稳定性。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过浮体给光伏组件组件提供浮力、倾斜控制装置调节配重球所处位置，来控制浮体上光伏组件的面板朝向；即可达到光伏组件面板跟随者太阳的位置变化进行同步跟随并始终朝向太阳的优点，始终朝向太阳与现有的转向方向对比，具有显著的提高太阳能利用率，提高光照强度，提高发电量等优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体的内部结构透视图；
图2为图1的结构侧视图；
图3为本发明中实施例一中带有浮块为倒梯形结构的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体处于仰视视角的结构示意图；
图4为本发明中实施例一中带有浮块为酒瓶结构的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体处于仰视视角的结构示意图；
图5为浮体和倾斜控制装置的结构示意图；
图6为图5的结构俯视图；
图7为倾斜控制装置的结构示意；
图8为本发明中实施例二的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体的内部结构透视图；
图9为图8的结构侧视图；
图10为图8的结构俯视图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-浮体，2-倾斜控制装置，3-光伏组件，4-细绳，5-支架，101-空腔，102-滑动槽道，103-浮块，104-限位环，105-弹簧，201-微型电机，202-转动杆，203-配重球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
请参阅图1-7所示，本发明为一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，包括光伏组件3、浮体1和倾斜控制装置2；浮体1为半球体结构；浮体1上表面固定有光伏组件3；浮体1内部设置有倾斜控制装置2；倾斜控制装置2包括微型电机201；微型电机201通过若干组齿轮传动连接有转动杆202；转动杆202上通过细绳4连接有配重球203；转动杆202的转动中心位于浮体1的中心线上；浮体1内部开设有空腔101；空腔101底部开设有滑动槽道102；配重球203在微型电机201和转动杆202的作用下，使得配重球203在滑动槽道102内滑动；
微型电机201通过若干组齿轮的作用，将其角度速度调节至缓慢，即转动杆202进行缓慢转动，其转动一圈的周期为一天；转动杆202通过细绳4拖动或者拉动配重球203进行滑动或者滚动，滑动槽道102内表面为光滑的，即转动杆202上的细绳4保持一定的拉力，而配重球203的重力始终压在滑动槽道102上；滑动槽道102位于浮体1中心线的周侧；即可达到配重球203在滑动槽道102滑动一圈的周期为一天；
当转动杆202上无配重球203时，浮体1的上表面正好为水平面状态；
当转动杆202上系有配重球203时，由于滑动槽道102位于浮体1的中心线周侧，故此时的滑动槽道102上的配重球203会造成浮体1上的重心偏移，即浮体1的上表面便会向配重球203所处的位置进行倾斜；
配重球203在滑动槽道102滑动时，浮体1的重心也会随着配重球203滑动而变化，其周期设置为一天时，通过设置好清晨的起始位置，正好使得浮体1上表面的光伏组件3持续保持着朝向太阳；配重球203可以采用金属材质，以及金属中密度较大的铅，或者成本较低的铁，或者不易生锈的不锈钢等。
优选地，浮体1周侧固定有用于提供倾斜时增加浮力的浮块103；用于增加浮体1周侧浮力的浮块103的作用是，保证配重球203使得本发明的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体相应的进行倾斜时，浮块103会相应的增加浮力，使得不会倾覆和翻倒，具有提高其稳定性的作用。
优选地，浮块103为下窄上宽的圆环型结构；浮块103的横截面为倒三角形结构或者倒梯形结构，也是增加其稳定性。
优选地，浮块103均匀分布在浮体1周侧；浮块103为酒瓶结构；浮块103采用酒瓶结构的作用是：水面位于浮块103中酒瓶结构的瓶底部位，其倾斜度的最大值时的水面也仅仅达到酒瓶结构中的横截面最大处的下方部位。
优选地，滑动槽道102为椭圆型结构；滑动槽道102为椭圆型结构的作用是：配重球203处于椭圆型中的两侧半圆弧时，其光伏组件3面板的倾斜度是最大的，因为配重球203与没有配重球203时的重心位置的距离最远；配重球203处于椭圆型中的直线线段时，其光伏组件3面板的倾斜度是相对较小的，因为配重球203与没有配重球203时的重心位置的距离相对较近；此时光伏组件3面板的仰角便会降低，即更加符合中午时面对太阳的朝向；其中，可以对滑动槽道102的深度进行调节，其深度可以大于配重球203的中上部的高度。
优选地，浮块103上设置有限位环104；限位环104套接有弹簧105；浮体1通过限位环104和弹簧105连接有支架5；限位环104、弹簧105和支架5的作用，就是限制浮体1的最大倾斜程度，具有保证不会倾覆和提高稳定性。
实施例二
请参阅图5-10所示，一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，包括光伏组件3、浮体1和倾斜控制装置2；浮体1为半水滴型结构；浮体1上表面固定有光伏组件3；浮体1内部设置有倾斜控制装置2；倾斜控制装置2包括微型电机201；微型电机201通过若干组齿轮传动连接有转动杆202；转动杆202上通过细绳4连接有配重球203；浮体1内部开设有空腔101；空腔101底部开设有滑动槽道102；配重球203在微型电机201和转动杆202的作用下，使得配重球203在滑动槽道102内滑动；
该原理与实施例一相同，其区别在于水滴型的浮体1放置在水中时，便会自动向一侧倾斜的作用，该倾斜的程度技术人员可以根据浮体1与光伏组件3的相对位置和水滴型的浮体1的尺寸等因素进行相应调节；
然后转动杆202上系有配重球203时，由于添加配重球203后会造成无配重球时浮体1上的重心产生偏移，即浮体1的上表面便会向配重球203所处的位置进行倾斜；
当配重球203所造成的倾斜与水滴型的浮体1原有倾斜方向重合时，增加倾斜程度；
当配重球203所造成的倾斜与水滴型的浮体1原有倾斜方向相反时，便会降低倾斜程度；使得仰角变低，此时便会更加符合中午时面对太阳的朝向；
当配重球203所造成的倾斜与水滴型的浮体1原有倾斜方向不处于同一条直线上时，便会产生一定程度的侧偏，此时便会更加符合上午或者下午时面对太阳的朝向。
优选地，浮体1中水滴型的尖端处固定有浮块103；此处浮块103的作用是：通过浮块103的体积大小来调节水滴型的浮体1放置在水中时的倾斜程度，以及调节为相同方向或者相反方向；甚至还可以调节浮体1使之上表面为水平面，只是该处无需调为水平面，便不再赘述；
其中，调节为相同方向时，即浮块103所产生的浮力不足以调节浮体1使之上表面为水平面，便与原有倾斜方向保持相同方向；
调节为相反方向时，即浮块103所产生的浮力足以调节浮体1使之上表面为水平面，并且浮力有盈余，从而使之向相反方向倾斜，便与原有倾斜方向保持相同方向。
优选地，滑动槽道102为圆形结构，此处的滑动槽道102为圆形结构便可达到调节朝向方向和仰角的作用，故此处仅需圆形结构即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，包括浮体(1)和倾斜控制装置(2)、光伏组件(3)；所述浮体(1)上表面固定有光伏组件(3)；所述浮体(1)内部设置有倾斜控制装置(2)；所述倾斜控制装置(2)包括微型电机(201)；所述微型电机(201)通过若干组齿轮传动连接有转动杆(202)；所述浮体(1)内部开设有空腔(101)；所述空腔(101)底部开设有滑动槽道(102)；其特征在于：
所述浮体(1)为半球体结构；
所述转动杆(202)上通过细绳(4)连接有配重球(203)；所述配重球(203)在微型电机(201)和转动杆(202)的作用下，使得配重球(203)在滑动槽道(102)内滑动；所述转动杆(202)的转动中心位于浮体(1)的中心线上；
所述浮体(1)周侧固定有用于提供倾斜时增加浮力的浮块(103)；所述浮块(103)为下窄上宽的圆环形结构；所述浮块(103)的横截面为倒三角形结构或者倒梯形结构；
所述浮块(103)均匀分布在浮体(1)周侧；所述浮块(103)为酒瓶结构；
所述滑动槽道(102)为椭圆形结构。
2.一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，包括浮体(1)和倾斜控制装置(2)、光伏组件(3)；所述浮体(1)上表面固定有光伏组件(3)；所述浮体(1)内部设置有倾斜控制装置(2)；所述倾斜控制装置(2)包括微型电机(201)；所述微型电机(201)通过若干组齿轮传动连接有转动杆(202)；所述浮体(1)内部开设有空腔(101)；所述空腔(101)底部开设有滑动槽道(102)；所述滑动槽道(102)为圆形结构；其特征在于：
所述浮体(1)为半水滴型结构；
所述转动杆(202)上通过细绳(4)连接有配重球(203)；所述配重球(203)在微型电机(201)和转动杆(202)的作用下，使得配重球(203)在滑动槽道(102)内滑动；
所述浮体(1)中半水滴型的尖端处固定有浮块(103)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于水上漂浮式的光伏组件面板浮体，其特征在于，所述浮块(103)上设置有限位环(104)；所述限位环(104)套接有弹簧(105)；所述浮体(1)通过限位环(104)和弹簧(105)连接有支架(5)。
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