劉吉強(qiáng) 韓宏偉

摘 要：本文介紹的是一種可避風(fēng)雪的雙軸智能跟蹤光伏支架系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀、雨雪監(jiān)測(cè)儀、太陽(yáng)光跟蹤儀來(lái)采集信息，雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)利用此信息通過(guò)智能判斷，驅(qū)動(dòng)立軸、橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)支架系統(tǒng)避風(fēng)、避雪，保護(hù)支架、組件，防止受損，延長(zhǎng)支架、組件壽命，延長(zhǎng)電站壽命，增加電站收益。系統(tǒng)包括風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀、雨雪監(jiān)測(cè)儀、太陽(yáng)光跟蹤儀、雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)、組件、組件托架、立柱、立軸、橫軸、法蘭。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；太陽(yáng)能；避風(fēng)雪；雙軸跟蹤；光伏支架

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的愈加突出，在光伏發(fā)電技術(shù)的日益成熟下，國(guó)家政策大力扶持光伏發(fā)電，最近幾年光伏電站的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，尤其是大型地面光伏電站大量建設(shè)。大型光伏電站的核心部件之一是光伏支架，光伏支架的式樣、種類、牢固程度都是直接影響電站壽命和發(fā)電量的因素。隨著太陽(yáng)能電池片和光伏組件的技術(shù)發(fā)展，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了瓶頸期，提高一點(diǎn)都很困難。而光伏支架系統(tǒng)技術(shù)得到設(shè)計(jì)人員的終審，尤其是雙軸智能跟蹤光伏支架系統(tǒng)，使用此系統(tǒng)理論上可提高40%的效率。所以隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，雙軸智能跟蹤光伏支架在光伏電站得以大量使用。

然而光伏電站一般都建設(shè)在戈壁灘、光照好的野外地區(qū)，能夠保證發(fā)電量。但是這種地區(qū)又經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大風(fēng)大雪的惡劣情況，這對(duì)光伏支架的牢固度，尤其是雙軸跟蹤光伏支架這種帶轉(zhuǎn)軸的支架，有了更高的要求。目前解決的辦法無(wú)非是提高支架材料的厚度、強(qiáng)度，來(lái)抗大風(fēng)大雪。而隨之又大幅增加了支架的成本，使得電站的總效益降低。

1 系統(tǒng)介紹

本文介紹的可避風(fēng)雪雙軸智能跟蹤光伏支架系統(tǒng)，使得支架成本增加很少的情況下，來(lái)提升抗風(fēng)雪的能力。此系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果：此系統(tǒng)在已有的雙軸跟蹤支架和風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)、雪深監(jiān)測(cè)等技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了聯(lián)合擴(kuò)展開發(fā)。采用風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀、雨雪監(jiān)測(cè)儀、太陽(yáng)光跟蹤儀來(lái)采集信息，雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)利用此信息通過(guò)智能判斷，驅(qū)動(dòng)立軸、橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)支架系統(tǒng)避風(fēng)、避雪，保護(hù)支架、組件，防止受損，延長(zhǎng)支架、組件壽命，延長(zhǎng)電站壽命，增加電站收益。

如右圖系統(tǒng)原理示意圖所示，本系統(tǒng)包括風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀、雨雪監(jiān)測(cè)儀、太陽(yáng)光跟蹤儀、雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)、組件、組件托架、立柱、立軸、橫軸、法蘭。雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)安裝在立柱中；立柱和法蘭、立軸分別連接；風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀、雨雪監(jiān)測(cè)儀、橫軸安裝在立軸上；組件托架安裝在橫軸上；組件、太陽(yáng)光跟蹤儀安裝在組件托架上。

此系統(tǒng)中風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀時(shí)刻監(jiān)測(cè)光伏支架安裝環(huán)境中風(fēng)速的大小、風(fēng)的方向，如果測(cè)量的風(fēng)速大于設(shè)定值時(shí)，容易造成組件或支架受風(fēng)力受損，尤其是晚上不發(fā)電時(shí)，再根據(jù)風(fēng)向，雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)就可驅(qū)動(dòng)立軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使組件的側(cè)面迎風(fēng)，組件的正面避開風(fēng)的正面，減少迎風(fēng)面積，從而減少受風(fēng)力，減少受損；同時(shí)可以驅(qū)動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得橫軸轉(zhuǎn)角變小，張力變小，機(jī)械受外力不易損壞。

系統(tǒng)中雨雪監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)到下雨、下雪，如果雨雪量大于設(shè)定值時(shí)，容易造成組件或支架受雨雪壓力受損，雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)就可驅(qū)動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得組件正面和地面垂直或接近垂直，雨雪就不容易累積到組件表面上，嚴(yán)寒地區(qū)安裝的組件表面也不易結(jié)冰，減少雨雪對(duì)組件的腐蝕和壓力。

系統(tǒng)中太陽(yáng)光跟蹤儀監(jiān)測(cè)太陽(yáng)的位置，雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)立軸、橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，保持組件隨時(shí)正對(duì)太陽(yáng)，采用太陽(yáng)光跟蹤儀能顯著提高太陽(yáng)能光伏組件的發(fā)電效率，從而提高電站整體的發(fā)電效率。

系統(tǒng)原理示意圖

[HTK]其中：10、法蘭；11、立柱；12、橫軸；13、組件托架；14、立軸；20、太陽(yáng)光跟蹤儀；21、風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀；22、雨雪監(jiān)測(cè)儀；30、組件。[HT]

2 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的一種可避風(fēng)雪的雙軸智能跟蹤光伏支架系統(tǒng)，采用風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀、雨雪監(jiān)測(cè)儀、太陽(yáng)光跟蹤儀來(lái)采集信息，雙軸智能跟蹤光伏支架控制系統(tǒng)利用此信息通過(guò)智能判斷，驅(qū)動(dòng)立軸、橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)避風(fēng)、避雪功能。以后在此基礎(chǔ)上，研究轉(zhuǎn)動(dòng)軸的密封性、降低整體結(jié)構(gòu)及成本，使系統(tǒng)更利于推廣。從支架方面突破光電轉(zhuǎn)換效率的瓶頸，提升光伏系統(tǒng)的能效。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：劉吉強(qiáng)（1982），男，青海西寧人，漢族，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。