CN108988758B - 太阳能发电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能发电系统及方法，包括基座，设于基座上的底座，设于底座上的支架，设于支架上的太阳能电池板，设于底座上的水平伸展的气囊，设于气囊上的压板；支架包括两条前立柱和两条后立柱，两条前立柱中均设有竖腔，竖腔中设有挡板，挡板通过伸出竖腔的上端板之外的支撑竖杆与太阳能电池板下表面接触，气囊分别与两个竖腔下部联通，两条后立柱均与压板后边缘转动连接，气囊和压板上均设有与两条前立柱配合的避让孔。本发明具有安全性好，自适应能力强，有效降低自然灾害的影响；可自动清洗，确保太阳能电池板的发电性能稳定的特点。

Description

太阳能发电系统及方法

技术领域

本发明涉及光伏发电设备技术领域，尤其是涉及一种安全性好，自适应能力强的太阳能发电系统及方法。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。

无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的。中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。

但是，光伏发电设备通常设置在野外，容易遭受自然环境变化的损害，并且维护困难。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的光伏发电设备设置容易遭受自然环境变化的损害，维护困难的不足，提供了一种安全性好，自适应能力强的太阳能发电系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能发电系统，包括基座，设于基座上的底座，设于底座上的支架，设于支架上的太阳能电池板，设于底座上的可水平伸展的气囊，设于气囊上的压板；支架包括两条前立柱和两条后立柱，两条前立柱中均设有竖腔，竖腔中均设有挡板，两个竖腔中均设有挡板，两个挡板分别通过伸出竖腔的上端板之外的2个支撑竖杆与太阳能电池板下表面接触，气囊分别与两个竖腔下部联通，两条后立柱均与压板后边缘转动连接，气囊和压板上均设有与两条前立柱配合的避让孔；太阳能电池板的前边缘所处的高度低于太阳能电池板的后边缘所处的高度；气囊通过若干个连接件与底座固定连接；基座上设有用于带动底座旋转的电机，还包括光照度传感器和控制器，控制器分别与电机和光照度传感器电连接。

将太阳能发电系统固定安装在空旷地域的地面上，使两条前立柱上端距离地面0.6至1米，风携带沙子、尘土落到压板上；或者下雨较大时，雨水蓄积在压板上；沙子、尘土或雨水的压力挤压气囊，气囊中的气体被压进入两条竖腔下部内，气体推动两个挡板向上移动，从而使两条支撑竖杆向上移动，使太阳能电池板前边缘升高，确保太阳能电池板在地面上方，太阳能电池板不会没入水中；

当风从太阳能电池板前部向后部吹时，由于太阳能电池板的前边缘所处的高度低于太阳能电池板的后边缘所处的高度，风被太阳能电池板导流走；

当风从太阳能电池板后部向前部吹时，风给太阳能电池板前部提供向上的托力，太阳能电池板前部向上移动，风顺利流出，不会对太阳能电池板造成破坏。

并且本发明的太阳能电池板可以跟随太阳旋转，从而可以更好的吸收太阳能，进一步提高光电转换效率，提高经济效益。

因此，在发生水灾和大风的时候，本发明具有自适应能力，可以自动调节太阳能电池板的倾斜角度及前边缘的高度，有效降低自然灾害的影响；光电转换效率高，经济效益好。

作为优选，还包括设于支架上的若干个火焰灯和若干个红外传感器，控制器分别与各个火焰灯各个红外传感器电连接。

火焰灯发出的光呈火焰形状，而野生动物最惧怕火焰，火焰灯能够对野生动物起到更好的恐吓作用，从而自动将动物驱逐开。

作为优选，还包括设于支架上的用于拍摄太阳能电池板上表面的摄像头；所述太阳能电池板位于矩形框架上 ，矩形框架上设有两条凹槽，两条凹槽中均设有光线光栅传感器，2个光线光栅传感器均与控制器电连接；所述矩形框架左侧面上设有第一卷收器，两条后立柱均与矩形框架转动连接，矩形框架右侧面上设有第二卷收器，矩形框架右边缘上条形刷，第一卷收器和第二卷收器均通过绳索与条形刷连接，条形刷两端分别设有卡板，两个卡板分别与矩形框架的上侧面和下侧面滑动连接；控制器分别与摄像头、2个光线光栅传感器、第一卷收器和第二卷收器电连接。

作为优选，太阳能电池板下表面上设有2个滑槽，2条支撑竖杆分别伸入2个滑槽中；2条支撑竖杆上端均设有弹性垫块，太阳能电池板前边缘通过弹性绳与两条前立柱连接。

2个滑槽的设置，给2条支撑竖杆提供了与太阳能电池板滑动接触的导向。当风较大，太阳能电池板下边缘与2条支撑竖杆上端分离时，弹性绳的设置，限制了太阳能电池板下边缘与2条支撑竖杆上端之间分离的距离；当太阳能电池板下落时，2块弹性垫块的设置，缓冲了2条支撑竖杆上端对太阳能电池板的2个滑槽造成的冲击力，太阳能电池板不容易被损坏。

作为优选，还包括设于底座上的两块防风板，两块防风板分别设于太阳能电池板的左右两侧；两块防风板上部均向太阳能电池板弧形弯折。

两块防风板的设置，防止太阳能电池板两侧吹来的风对太阳能电池板造成的损害，两块防风板上部均向太阳能电池板弧形弯折，可以使太阳能电池板两侧吹来的风被很好地导流到太阳能电池板上方并流出。

一种太阳能发电系统的方法，包括如下步骤：

将太阳能发电系统固定安装在空旷地域的地面上，使两条前立柱上端距离地面0.6至1米，风携带沙子、尘土落到压板上；或者下雨较大时，地面水位升高，雨水蓄积在压板上；沙子、尘土或雨水的压力挤压气囊，气囊中的气体被压进入两条竖腔下部内，气体推动两块挡板向上移动，从而使两条支撑竖杆向上移动，使太阳能电池板前边缘升高，确保太阳能电池板在地面上方，太阳能电池板不会没入水中；

当风从太阳能电池板前部向后部吹时，由于太阳能电池板的前边缘所处的高度低于太阳能电池板的后边缘所处的高度，风被太阳能电池板导流走；

当风从太阳能电池板后部向前部吹时，风给太阳能电池板前部提供向上的托力，太阳能电池板前边缘向上移动，风顺利流出后太阳能电池板前边缘下降，不会对太阳能电池板造成破坏；

光照度传感器检测光照度，控制器中设有光照度阈值M，当检测到的光照度值大于M时，控制器控制电机带动底座旋转；在11：00之前时，使太阳能电池板上表面面向东方；在11:00至14：30之内时，使太阳能电池板面向南方；在14:00之后时，太阳能电池板面向西方。

当光照度比较强的时候，控制器控制电机带动底座移动，从而使太阳能电池板始终面向太阳；在光照度比较强较低的阴天或夜晚，太阳能电池板无法发电，此时也没有必要带动底座旋转。

作为优选，还包括设于支架上的若干个火焰灯和若干个红外传感器，控制器分别与各个火焰灯各个红外传感器电连接；还包括如下步骤：

各个红外传感器分别检测太阳能电池板上表面及支架附近的红外信号，控制器根据检测到的红外信号判断是否有动物，如果控制器判断出有动物在支架附近或在太阳能电池板上时，控制器控制各个火焰灯点亮，动物受到恐吓后离开；各个火焰灯点亮5分钟后，控制控制各个火焰灯关闭。

作为优选，还包括设于支架上的用于拍摄太阳能电池板上表面的摄像头；所述太阳能电池板位于矩形框架上，矩形框架上设有两条凹槽，两条凹槽中均设有光线光栅传感器，2个光线光栅传感器均与控制器电连接；所述矩形框架左侧面上设有第一卷收器，两条后立柱均与矩形框架转动连接，矩形框架右侧面上设有第二卷收器，矩形框架右边缘上条形刷，第一卷收器和第二卷收器均通过绳索与条形刷连接，条形刷两端分别设有卡板，两个卡板分别与矩形框架的上侧面和下侧面滑动连接；控制器分别与摄像头、2个光线光栅传感器、第一卷收器和第二卷收器电连接；还包括如下步骤：

摄像头拍摄太阳能电池板上的图像，控制器根据拍摄的图像判断太阳能电池板上表面是否有灰尘或污垢；

2个光线光栅传感器分别检测是否有雨滴落下，当有雨滴落下时，光线光栅传感器针对不同大小的雨滴产生不同幅度的冲击载荷，控制器中设有冲击载荷阈值W，当太阳能电池板上表面有灰尘或污垢，并且2个光线光栅传感器检测到的雨滴落下的冲击载荷均＞W；控制器控制第一卷收器和第二卷收器交替拉紧绳索，从而使条形刷在太阳能电池板上表面左右来回移动，从而对太阳能电池板上表面进行清洗，清洗后的灰尘或污垢被雨水带走；当第一卷收器和第二卷收器工作的时间长度达到时间T后，控制器控制第一卷收器和第二卷收器停止工作。

光线光栅传感器非常灵敏，对于不同大小的雨滴产生的冲击载荷幅度不同，因此雨滴大小很容易区分开来。

因此，本发明具有如下有益效果：安全性好，自适应能力强，有效降低自然灾害的影响；可自动清洗，确保太阳能电池板的发电性能稳定，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的一种侧视图；

图2是本发明的太阳能电池板和矩形框架的一种结构示意图；

图3是本发明的压板的一种结构示意图；

图4是本发明的两块防风板的一种结构示意图；

图5是本发明的一种原理框图。

图中：底座1、支架2、太阳能电池板3、气囊4、压板5、红外传感器6、控制器7、火焰灯8、摄像头9、矩形框架10、防风板12、前立柱21、后立柱22、滑槽31、避让孔51、凹槽101、第一卷收器102、第二卷收器103、条形刷104、基座201、电机202、光照度传感器203、卡板204、第一齿轮205、第二齿轮206、环形限位槽207、滚珠208、竖腔211、挡板212、支撑竖杆213、光线光栅传感器1011。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例是一种太阳能发电系统，包括基座201，设于基座上的底座1，设于底座上的支架2，设于支架上的太阳能电池板3，设于底座上的可水平伸展的气囊4，设于气囊上的压板5；支架包括两条前立柱21和两条后立柱22，两条前立柱中均设有竖腔211，两个竖腔中均设有挡板212，两个挡板分别通过伸出竖腔的上端板之外的2个支撑竖杆213与太阳能电池板下表面接触，气囊分别与两个竖腔下部联通，两条后立柱均与压板后边缘转动连接，如图3所示，气囊和压板上均设有与两条前立柱配合的避让孔51；太阳能电池板的前边缘所处的高度低于太阳能电池板的后边缘所处的高度；气囊通过12个连接件与底座固定连接；基座上设有用于带动底座旋转的电机202，还包括光照度传感器203和控制器7，如图5所示，控制器分别与电机和光照度传感器电连接。

图1中还包括第一齿轮205、第二齿轮206、环形限位槽207和滚珠208；电机的转轴与第二齿轮连接，第一齿轮和第二齿轮相配合，第一齿轮的中心轴与底座固定连接，底座和转盘上均设有环形限位槽，环形限位槽中设有排列的滚珠，相近滚珠之间填充有润滑油。

太阳能电池板下表面上设有2个滑槽31，2条支撑竖杆分别伸入2个滑槽中；2条支撑竖杆上端均设有弹性垫块，太阳能电池板前边缘通过弹性绳与两条前立柱连接。

如图4所示，还包括设于底座上的两块防风板12，两块防风板分别设于太阳能电池板的左右两侧；两块防风板上部均向太阳能电池板弧形弯折。

一种太阳能发电系统的方法，包括如下步骤：

将太阳能发电系统固定安装在空旷地域的地面上，使两条前立柱上端距离地面0.6米，风携带沙子、尘土落到压板上；或者下雨较大时，地面水位升高，雨水蓄积在压板上；沙子、尘土或雨水的压力挤压气囊，气囊中的气体被压进入两条竖腔下部内，气体推动两块挡板向上移动，从而使两条支撑竖杆向上移动，使太阳能电池板前边缘升高，确保太阳能电池板在地面上方，太阳能电池板不会没入水中；

当风从太阳能电池板前部向后部吹时，由于太阳能电池板的前边缘所处的高度低于太阳能电池板的后边缘所处的高度，风被太阳能电池板导流走；

当风从太阳能电池板后部向前部吹时，风给太阳能电池板前部提供向上的托力，太阳能电池板前边缘向上移动，风顺利流出后太阳能电池板前边缘下降，不会对太阳能电池板造成破坏；

光照度传感器检测光照度，控制器中设有光照度阈值M，当检测到的光照度值大于M时，控制器控制电机带动底座旋转；在11：00之前时，使太阳能电池板上表面面向东方；在11:00至14：30之内时，使太阳能电池板面向南方；在14:00之后时，太阳能电池板面向西方。M为35000lx。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有结构和方法部分，如图5所示，还包括设于支架上的3个火焰灯8和3个红外传感器6，控制器分别与各个火焰灯各个红外传感器电连接。

还包括如下步骤：

各个红外传感器分别检测太阳能电池板上表面及支架附近的红外信号，控制器根据检测到的红外信号判断是否有动物，如果控制器判断出有动物在支架附近或在太阳能电池板上时，控制器控制各个火焰灯点亮，动物受到恐吓后离开；各个火焰灯点亮5分钟后，控制控制各个火焰灯关闭。

实施例3

实施例3包括实施例1的所有结构和方法部分，还包括设于支架上的用于拍摄太阳能电池板上表面的摄像头9；如图2所示，太阳能电池板位于矩形框架10上，矩形框架上设有两条凹槽101，两条凹槽中均设有光线光栅传感器1011，2个光线光栅传感器均与控制器电连接；矩形框架左侧面上设有第一卷收器102，两条后立柱均与矩形框架转动连接，矩形框架右侧面上设有第二卷收器103，矩形框架右边缘上条形刷104，第一卷收器和第二卷收器均通过绳索与条形刷连接，条形刷两端分别设有卡板204，两个卡板分别与矩形框架的上侧面和下侧面滑动连接；如图5所示，控制器分别与摄像头、2个光线光栅传感器、第一卷收器和第二卷收器电连接。

还包括如下步骤：

摄像头拍摄太阳能电池板上的图像，控制器根据拍摄的图像判断太阳能电池板上表面是否有灰尘或污垢；

2个光线光栅传感器分别检测是否有雨滴落下，当有雨滴落下时，光线光栅传感器针对不同大小的雨滴产生不同幅度的冲击载荷，控制器中设有冲击载荷阈值W，当太阳能电池板上表面有灰尘或污垢，并且2个光线光栅传感器检测到的雨滴落下的冲击载荷均＞W；控制器控制第一卷收器和第二卷收器交替拉紧绳索，从而使条形刷在太阳能电池板上表面左右来回移动，从而对太阳能电池板上表面进行清洗，清洗后的灰尘或污垢被雨水带走；当第一卷收器和第二卷收器工作的时间长度达到10分钟后，控制器控制第一卷收器和第二卷收器停止工作。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种太阳能发电系统，其特征是，包括基座（201），设于基座上的底座（1），设于底座上的支架（2），设于支架上的太阳能电池板（3），设于底座上的可水平伸展的气囊（4），设于气囊上的压板（5）；支架包括两条前立柱（21）和两条后立柱（22），两条前立柱中均设有竖腔（211），两个竖腔中均设有挡板（212），两个挡板分别通过伸出竖腔的上端板之外的2个支撑竖杆（213）与太阳能电池板下表面接触，气囊分别与两个竖腔下部联通，两条后立柱均与压板后边缘转动连接，气囊和压板上均设有与两条前立柱配合的避让孔（51）；太阳能电池板的前边缘所处的高度低于太阳能电池板的后边缘所处的高度；气囊通过若干个连接件与底座固定连接；基座上设有用于带动底座旋转的电机（202），还包括光照度传感器（203）和控制器（7），控制器分别与电机和光照度传感器电连接；太阳能电池板下表面上设有2个滑槽（31），2条支撑竖杆分别伸入2个滑槽中；2条支撑竖杆上端均设有弹性垫块，太阳能电池板前边缘通过弹性绳与两条前立柱连接；还包括设于支架上的用于拍摄太阳能电池板上表面的摄像头（9）；所述太阳能电池板位于矩形框架（10）上 ，矩形框架上设有两条凹槽（101），两条凹槽中均设有光线光栅传感器（1011），2个光线光栅传感器均与控制器电连接；所述矩形框架左侧面上设有第一卷收器（102），两条后立柱均与矩形框架转动连接，矩形框架右侧面上设有第二卷收器（103），矩形框架右边缘上条形刷（104），第一卷收器和第二卷收器均通过绳索与条形刷连接，条形刷两端分别设有卡板（204），两个卡板分别与矩形框架的上侧面和下侧面滑动连接；控制器分别与摄像头、2个光线光栅传感器、第一卷收器和第二卷收器电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其特征是，还包括设于支架上的若干个火焰灯（8）和若干个红外传感器（6），控制器分别与各个火焰灯各个红外传感器电连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其特征是，还包括设于底座上的两块防风板（12），两块防风板分别设于太阳能电池板的左右两侧；两块防风板上部均向太阳能电池板弧形弯折。

4.一种基于权利要求1所述的太阳能发电系统的方法，其特征是，包括如下步骤：

将太阳能发电系统固定安装在空旷地域的地面上，使两条前立柱上端距离地面0.6至1米，风携带沙子、尘土落到压板上；或者下雨较大时，地面水位升高，雨水蓄积在压板上；沙子、尘土或雨水的压力挤压气囊，气囊中的气体被压进入两条竖腔下部内，气体推动两块挡板向上移动，从而使两条支撑竖杆向上移动，使太阳能电池板前边缘升高，确保太阳能电池板在地面上方，太阳能电池板不会没入水中；

当风从太阳能电池板前部向后部吹时，由于太阳能电池板的前边缘所处的高度低于太阳能电池板的后边缘所处的高度，风被太阳能电池板导流走；

当风从太阳能电池板后部向前部吹时，风给太阳能电池板前部提供向上的托力，太阳能电池板前边缘向上移动，风顺利流出后太阳能电池板前边缘下降，不会对太阳能电池板造成破坏；

光照度传感器检测光照度，控制器中设有光照度阈值M，当检测到的光照度值大于M时，控制器控制电机带动底座旋转；在11：00之前时，使太阳能电池板上表面面向东方；在11:00至14：30之内时，使太阳能电池板面向南方；在14:00之后时，太阳能电池板面向西方。

5.根据权利要求4所述的太阳能发电系统的方法，还包括设于支架上的若干个火焰灯和若干个红外传感器，控制器分别与各个火焰灯各个红外传感器电连接；其特征是，还包括如下步骤：

各个红外传感器分别检测太阳能电池板上表面及支架附近的红外信号，控制器根据检测到的红外信号判断是否有动物，如果控制器判断出有动物在支架附近或在太阳能电池板上时，控制器控制各个火焰灯点亮，动物受到恐吓后离开；各个火焰灯点亮5分钟后，控制控制各个火焰灯关闭。

6.根据权利要求4所述的太阳能发电系统的方法，其特征是，还包括如下步骤：

摄像头拍摄太阳能电池板上的图像，控制器根据拍摄的图像判断太阳能电池板上表面是否有灰尘或污垢；

2个光线光栅传感器分别检测是否有雨滴落下，当有雨滴落下时，光线光栅传感器针对不同大小的雨滴产生不同幅度的冲击载荷，控制器中设有冲击载荷阈值W，当太阳能电池板上表面有灰尘或污垢，并且2个光线光栅传感器检测到的雨滴落下的冲击载荷均＞W；控制器控制第一卷收器和第二卷收器交替拉紧绳索，从而使条形刷在太阳能电池板上表面左右来回移动，从而对太阳能电池板上表面进行清洗，清洗后的灰尘或污垢被雨水带走；当第一卷收器和第二卷收器工作的时间长度达到时间T后，控制器控制第一卷收器和第二卷收器停止工作。

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