專利名稱：一種光伏發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能光伏發(fā)電技術領域，特別涉及一種光伏發(fā)電裝置。
背景技術：
隨著光伏行業(yè)的發(fā)展，太陽能發(fā)電應用的場合越來越多，除了建設在荒漠地區(qū)的 大型光伏電站外，城市中太陽能發(fā)電也越來越常見。然而光伏發(fā)電系統(tǒng)的高成本、占地面積 大始終制約著光伏行業(yè)的快速發(fā)展。在荒漠等土地比較多的地區(qū)，土地成本比較低，適合于大規(guī)模的光伏電站的建立， 但是在城鎮(zhèn)地區(qū)土地成本越來越高，因而土地費用占光伏系統(tǒng)成本的比例也越來越大，因 此如何增加單位土地面積的光伏發(fā)電量，以降低光伏系統(tǒng)的成本成為光伏產業(yè)城市化發(fā)展 的一個關鍵。增加單位土地面積的光伏發(fā)電量可以從兩方面著手，一方面充分利用城鎮(zhèn)中 已有的功能建筑，利用屋頂和墻壁面積，節(jié)省了土地成本。另一方面可以考慮增加單位土地 面積的有效電池數量。本設計將從第二個方面出發(fā)，提出一種新的光伏支架方案，取得增加單位土地面 積的光伏發(fā)電量的目的。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種光伏發(fā)電裝置，該裝置能夠有效增加單 位土地面積內的光伏發(fā)電量，進而節(jié)省光伏發(fā)電的土地成本；此外，該裝置結構比較簡單。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種光伏發(fā)電裝置，包括支架及由所述支 架支撐的電池板；所述支架包括主支架及設于該主支架上的至少一個分支架，且各所述分 支架沿所述主支架的軸向分布；所述電池板的數量為多個，每一個所述分支架至少支撐一 個所述電池板。優(yōu)選地，各所述分支架平行設置，且均與所述主支架垂直；各所述分支架均相對 于所述主支架的軸線對稱分布。優(yōu)選地，各所述分支架均支撐一個所述電池板，且主支架的頂端支撐有一個電池 板，且所述主支架穿過各所述電池板的中心；各所述電池板平行，并均傾斜設置。優(yōu)選地，兩個相鄰的所述電池板沿所述主支架的間距h、太陽的入射角α及所述 電池板相對于地面傾斜的邊的邊長d，三者之間滿足如下關系h =d/cosα。優(yōu)選地，所述分支架的數量為兩個，分別為第一分支架和第二分支架，且所述第一 分支架的長度大于所述第二分支架的長度；所述第一分支架的兩端均設有相對于所述主 支架對稱的第一電池板，所述第二分支架的兩端均設有相對于所述主支架對稱的第二電池 板，所述主支架的頂端設有第三電池板。優(yōu)選地，所述第三電池板的寬度等于兩個所述第二電池板相對的內側之間的距離；兩個所述第二電池板相背離的外側之間的距離等于兩個所述第一電池板相對的內側之 間的距離。優(yōu)選地，各所述分支架與所述主支架成適當角度布置，并成樹形分布于所述主支
1 ο優(yōu)選地，所述主支架進一步設有使其沿周向發(fā)生旋轉的第一旋轉裝置。優(yōu)選地，各所述分支架與其支撐的電池板之間進一步設有使得所述電池板旋轉的 第二旋轉裝置，且所述第二旋轉裝置的旋轉軸線與所述主支架的軸線垂直。優(yōu)選地，各所述電池板的形狀為平板、球面或者弧面。在現有技術的基礎上，本實用新型所提供的光伏發(fā)電裝置的支架包括主支架及設 于該主支架上的至少一個分支架，且各所述分支架沿所述主支架的軸向分布；所述電池板 的數量為多個，每一個所述分支架至少支撐一個所述電池板。傳統(tǒng)的光伏發(fā)電裝置的安裝形式為電池板平鋪在地面或建筑屋頂上，或距離地面 較低的高度，占用了非常大的土地面積，單位土地面積內發(fā)電量少。而在本實用新型中，支 架是一種空間立體支架，包括主支架及設于該主支架上的分支架，且各所述分支架沿所述 主支架的軸向分布。由于該空間立體支架利用的是空間體積，為立起來的支架，各電池板放 置在空中的各分支架上，因而不占用土地表面積。其具有兩個特點，一、太陽能電池板距離 地面一定的高度，電池板的下方的空間仍能從事其他用途，占用土地的面積僅為主支架的 占地面積；二、由于該空間立體支架可以設置多個分支架，并且各分支架沿軸向分布，因而 可以設置多層電池板，接收光照的有效電池面積會增加多倍，放置電池板的支架層越多，接 收太陽輻射的電池面積越大，發(fā)電量越多。由上可知，本實用新型所提供的光伏發(fā)電裝置能夠有效增加單位土地面積內的光 伏發(fā)電量，進而節(jié)省光伏發(fā)電的土地成本。此外，由于本實用新型是在主支架上設置多個分 支架，因而結構比較簡單，制造成本較低。
圖1為本發(fā)明第一種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意圖；圖2為圖1中光伏發(fā)電裝的支架的高度示意圖；圖3為本發(fā)明第二種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意圖；圖4為本發(fā)明第三種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意圖；圖5為本發(fā)明第四種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種光伏發(fā)電裝置，該裝置能夠有效增加單位土地面積 內的光伏發(fā)電量，進而節(jié)省光伏發(fā)電的土地成本；此外，該裝置結構比較簡單。為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和具 體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。請同時參考圖1、圖1為本發(fā)明第一種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意圖。在本實用新型的技術方案中，所述光伏發(fā)電裝置包括支架及由所述支架支撐的電 池板1 ；在此現有技術的基礎上，如圖1所示，所述支架包括主支架2及設于該主支架2上
4的至少一個分支架3，且各分支架3沿主支架1的軸向分布；電池板1的數量為多個，每一 個分支架3至少支撐一個電池板1。傳統(tǒng)的光伏發(fā)電裝置的安裝形式為電池板平鋪在地面或建筑屋頂上，或距離地面 較低的高度，占用了非常大的土地面積，單位土地面積內發(fā)電量少。而在本實用新型中，所 采用的支架是一種空間立體支架，包括主支架2及設于該主支架2上的多個分支架3，且各 分支架3沿主支架2的軸向分布。由于該空間立體支架利用的是空間體積，為立起來的支 架，各電池板1放置在空中的各分支架3上，因而不占用土地表面積。其具有兩個特點，一、 電池板1距離地面一定的高度，電池板1的下方的空間仍能從事其他用途，占用土地的面積 僅為主支架2的占地面積；二、由于該空間立體支架可以設置多個分支架3，并且各分支架3 沿軸向分布，因而可以設置多層電池板1，接收光照的有效電池面積會增加多倍，發(fā)電量越
^^ ο由上可知，本實用新型所提供的光伏發(fā)電裝置能夠有效增加單位土地面積內的光 伏發(fā)電量，進而節(jié)省光伏發(fā)電的土地成本。此外，由于本實用新型僅是在主支架2上設置多 個分支架3，因而結構比較簡單，制造成本較低。在本技術方案中，需要說明的是，本實用新型支架的造價成本隨著高度的增加而 提高，如何在投資成本與發(fā)電量之間取最優(yōu)是設計實現的難點。該發(fā)電裝置中支架的設計 需要將發(fā)電裝置的經濟效益與空間支架的形式相結合，通過經濟性分析得出最佳的空間支 架結構來實現。對此可以采用如下方案完成根據光伏系統(tǒng)的組成，確定度電成本的計算方法。度電成本是衡量光伏系統(tǒng)經濟 性的重要指標，其與光伏系統(tǒng)的投資成本，發(fā)電量有關。而系統(tǒng)投資成本、發(fā)電量又與空間 立體支架的形式有關。通過光伏系統(tǒng)支架相關條件的梳理，對空間立體支架的參數高度、 層數、可放置的電池面積等進行優(yōu)化計算，以取得最佳的空間立體支架結構，獲得最大的經 濟效益。在上述技術方案的基礎上可以作出進一步改進，從而得到本實用新型的第一種實 施例。如圖1所示，各個分支架3平行設置，且均與主支架2垂直；各個分支架3均相對于 主支架2的軸線對稱分布。請參考圖2，圖2為圖1中光伏發(fā)電裝的支架的高度示意圖。如圖2所示，主支架2上設有兩個分支架3，每個分支架3支撐一個電池板1，加上 主支架2頂端的電池板1，一共有三層電池板1。首先，最下層電池板1距離地面的高度hi 可根據地面的用途來確定，在空間立體的設計中，根據支架應用的場合和用途，hi首先被確 定。兩層電池板1之間的間距h是由太陽光的入射角α決定的。N層空間立體支架的高度 H = hl+N*h，因而可知H主要取決于層間距h，該層間距h亦即為兩個相鄰的電池板1沿主 支架2的間距，層間距h的大小直接決定電池板1是否被遮擋以及被遮擋的面積大小，即光 伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。這里，將保證全年有效日照時間內上層電池板1對下層電池板1無遮擋 的層間距定義為最大效率層間距，一般保證夏至正午時刻無遮擋即能保證全年無遮擋。太 陽光的入射角α與支架安裝的地點有關，安裝地點的緯度越高，夏至正午時刻入射角α越 小，支架的最大效率層間距越小。如圖2所示，設置電池板1傾斜適當的角度，使得當太陽在夏至正午時刻達到入射 角α時，太陽光線恰好垂直于電池板1。電池板1相對于地面傾斜的邊的邊長d，最大效率層間距為的計算公式為h =-。此外，固定電池板1的支架傾角也與安裝地點的緯度有關，通常緯度越高，傾角越 大，支架的最大效率層間距越小。電池板的大小對最大效率層間距也有影響，通常與高度相 關的電池板1邊長越小，支架的最大效率層間距越小。再者，需要說明的是，最大效率層間距能保證光伏系統(tǒng)的最大發(fā)電效率，并不一 定能使光伏系統(tǒng)具有最大的經濟效益。支架的高度越高，造價成本越高。支架放置電池板1 的有效面積越大，系統(tǒng)總的發(fā)電量越多，同時電池的成本越高。支架所處的位置不同，太陽 輻射量有區(qū)別，也會影響發(fā)電量。所以需要綜合考慮各種因素，優(yōu)化分析以取最大的經濟效 益，以確定支架的最佳高度、層數及安裝電池板的尺寸面積。請參考圖3，圖3為本發(fā)明第二種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意圖。在本實用新型第二種實施例中，如圖2所示，分支架3的數量為兩個，分別為第一 分支架31和第二分支架32，且第一分支架31的長度大于第二分支架32的長度；第一分支 架31的兩端均設有相對于主支架2對稱的第一電池板11，第二分支架32的兩端均設有相 對于主支架2對稱的第二電池板12，主支架2的頂端設有第三電池板13。進一步地，請參考圖4，圖4為本發(fā)明第三種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意 圖。本實用新型第三種實施例是在上述第二種實施例的基礎上作的改進。具體地，如 圖4所示，第三電池板13的寬度等于兩個第二電池板12相對的內側之間的距離；兩個第 二電池板12相背離的外側之間的距離等于兩個第一電池板11相對的內側之間的距離。顯 然，本實施例中，該種技術方案能夠顯著減少上層電池板對下層電池板的遮擋，進而能夠提 高發(fā)電效率。請參考圖5，圖5為本發(fā)明第四種實施例中光伏發(fā)電裝置的結構示意圖。在本實用新型的第四種實施例中，所述光伏發(fā)電裝置的支架可以為樹形支架；具 體地，如圖5所示，各分支架3與主支架2之間成適當角度布置，并且各分支架3成樹形分 布于主支架2上。此外，在上述任一種技術方案的基礎上，該光伏發(fā)電裝置還可以采用單軸追蹤和 雙軸追蹤的結構。具體地，主支架2進一步設有使其沿周向發(fā)生旋轉的第一旋轉裝置。該 旋轉裝置與控制裝置連接，在控制裝置的控制下，主支架2沿周向發(fā)生旋轉，從而追蹤太 陽光。進一步地，各分支架3與其支撐的電池板1之間進一步設有使得電池板1旋轉的 第二旋轉裝置，且所述第二旋轉裝置的旋轉軸線與主支架2的軸線垂直。同理，該第二旋轉 裝置也可以與控制裝置連接，在該控制裝置的控制下，隨著太陽高度的不同，該第二旋轉裝 置使得電池板1發(fā)生旋轉，以便太陽光盡可能地直射于電池板1上，進而提高發(fā)電效率。此外，在上述技術方案中，還可以對電池板1的形狀作進一步改進，比如電池板1 的形狀可以為平板、球面或者弧面。在電池板1的形狀為球面或者弧面的情況下，即使主支 架2不發(fā)生旋轉，不同周向角度的太陽光亦可以射于該球面或者弧面電池板1上。以上對本實用新型所提供的一種光伏發(fā)電裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解 本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾 也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
權利要求一種光伏發(fā)電裝置，包括支架及由所述支架支撐的電池板(1)；其特征在于，所述支架包括主支架(2)及設于該主支架(2)上的至少一個分支架(3)，且各所述分支架(3)沿所述主支架(2)的軸向分布；所述電池板(1)的數量為多個，每一個所述分支架(2)至少支撐一個所述電池板(1)。
2.如權利要求1所述光伏發(fā)電裝置，其特征在于，各所述分支架(3)平行設置，且均與 所述主支架(2)垂直；各所述分支架(3)均相對于所述主支架(2)的軸線對稱分布。
3.如權利要求2所述光伏發(fā)電裝置，其特征在于，各所述分支架(3)均支撐一個所述電 池板(1)，且主支架(2)的頂端支撐有一個電池板(1)，且所述主支架(2)穿過各所述電池 板(1)的中心；各所述電池板(1)平行，并均傾斜設置。
4.如權利要求3所述光伏發(fā)電裝置，其特征在于，兩個相鄰的所述電池板(1)沿所述主 支架(2)的間距h、太陽的入射角α及所述電池板(1)相對于地面傾斜的邊的邊長d，三者 之間滿足如下關系, dh =-。cos a
5.如權利要求2所述光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述分支架(3)的數量為兩個，分別 為第一分支架(31)和第二分支架(32)，且所述第一分支架(31)的長度大于所述第二分支 架(32)的長度；所述第一分支架(31)的兩端均設有相對于所述主支架(2)對稱的第一電 池板(11)，所述第二分支架(32)的兩端均設有相對于所述主支架(2)對稱的第二電池板 (12)，所述主支架⑵的頂端設有第三電池板(13)。
6.如權利要求5所述光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述第三電池板(13)的寬度等于兩 個所述第二電池板(12)相對的內側之間的距離；兩個所述第二電池板(12)相背離的外側 之間的距離等于兩個所述第一電池板(11)相對的內側之間的距離。
7.如權利要求1所述光伏發(fā)電裝置，其特征在于，各所述分支架(3)與所述主支架(2) 成適當角度布置，并成樹形分布于所述主支架(2)上。
8.如權利要求1至7任一項所述的光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述主支架(2)進一步 設有使其沿周向發(fā)生旋轉的第一旋轉裝置。
9.如權利要求8所述的光伏發(fā)電裝置，其特征在于，各所述分支架(3)與其支撐的電池 板(1)之間進一步設有使得所述電池板(1)旋轉的第二旋轉裝置，且所述第二旋轉裝置的 旋轉軸線與所述主支架(2)的軸線垂直。
10.如權利要求1至7任一項所述的光伏發(fā)電裝置，其特征在于，各所述電池板(1)的 形狀為平板、球面或者弧面。
專利摘要本實用新型公開了一種光伏發(fā)電裝置，包括支架及由所述支架支撐的電池板(1)；所述支架包括主支架(2)及設于該主支架(2)上的至少一個分支架(3)，且各所述分支架(3)沿所述主支架(2)的軸向分布；所述電池板(1)的數量為多個，每一個所述分支架(2)至少支撐一個所述電池板(1)。該裝置能夠有效增加單位土地面積內的光伏發(fā)電量，進而節(jié)省光伏發(fā)電的土地成本；此外，該裝置結構比較簡單。
文檔編號H01L31/042GK201766082SQ20102028651
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權日2010年8月9日
發(fā)明者廖晶晶 申請人:三一電氣有限責任公司