一种双层全方位光伏组件系统及发电方法与流程

1.本发明属于新能源光伏发电应用技术领域，具体属于一种双层全方位光伏组件系统及发电方法。


背景技术：

2.随着全球环境的恶化和化石燃料的枯竭，世界各国均将目光转向能源转型，而在能源转型的道路上，新能源被认为是能源转型的重要方向。太阳能发电作为新能源发电的重要内容之一，具有得天独厚的优势，被认为是21世纪最具发展潜能的发电技术之一。
3.众所周知光伏电站的发电效率和太阳能光照资源有很大的关系，其中太阳能电池组件的摆放位置和倾斜角度是决定影响太阳能光照资源利用效果重要因素。方位角是指太阳电池方阵的垂直面与正南方向的夹角，一般情况下是固定方阵朝向正南。倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，设计时会计算方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度按此设计。上述常规方式光伏板铺设方式为固定的方位角、倾角。
4.市场上为了更大限度吸收到太阳能总辐射量，除了上述固定安装式，还有几种自动跟踪式系统。平单轴和斜单轴分别作用是改变倾斜角和方位角，相对功能作用单一。双轴跟踪系统可以随着太阳轨迹性位置的变换而变化方位角和倾斜角。但每日太阳的运动范围很大，每个季节运动轨迹也不一样，带动方位角和倾斜角运动的电机会长时间、高频次使用，从而导致增加电机故障的情况。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种双层全方位光伏组件系统及发电方法，解决目前光伏发电站需要频繁变换太阳能光伏板的方位角和倾斜角，带动太阳能光伏板转动的电机需长时间、高频次的使用，维修成本较高和停止时长导致光伏电站的经济收益差的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双层全方位光伏组件系统，包括垂直主支架，所述垂直主支架上连接有主支架横柱，所述主支架横柱和垂直主支架垂直，所述主支架横柱为圆柱结构，所述主支架横柱的外表面上贴附有第一光伏组件；
7.所述垂直主支架的顶部端面连接有若干根散射状支架，若干根散射状支架呈伞状布置，相邻散射状支架上均连接有第二光伏组件，若干个第二光伏组件的顶点交汇于同一点，相邻第二光伏组件的侧边紧密接触，若干个第二光伏组件呈金字塔结构。
8.进一步的，所述散射状支架和垂直主支架的夹角为60
°
。
9.进一步的，还包括逆变箱变，第一光伏组件和第二光伏组件均连接至逆变箱变的输入端，所述逆变箱变的输出端连接电网，所述逆变箱变用于接收第一光伏组件和第二光伏组件传输的直流电并转化为交流电，所述逆变箱变还用于对交流电进行升压。
10.进一步的，所述垂直主支架的底部连接有基座，所述基座与垂直主支架垂直；
11.所述基座为钢筋混凝土结构。
12.进一步的，所述散射状支架设有四根，相邻散射状支架之间的夹角为90
°
。
13.进一步的，所述第二光伏组件为三角形结构，第二光伏组件焊接在散射状支架上。
14.进一步的，所述垂直主支架和散射状支架均为钢支架。
15.进一步的，所述第一光伏组件的安装位置不被第二光伏组件的阴影遮挡。
16.进一步的，所述第一光伏组件包括薄膜电池，所述第二光伏组件包括单晶硅电池。
17.本发明还提供一种双层全方位光伏组件系统的发电方法，包括以下步骤：太阳光照射在圆柱结构主支架横柱上贴附的第一光伏组件上，任何时间段中的太阳光和第一光伏组件都形成垂直照射，第一光伏组件吸收太阳能并转化为直流电；
18.太阳光照射在散射状支架的第二光伏组件上，第二光伏组件呈金字塔结构，任何时间段中的太阳光照射在金字塔结构第二光伏组件的任意方位上，第二光伏组件吸收太阳能转化为直流电；
19.直流电经过转化传输至电网，完成太阳能发电过程。
20.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
21.本发明提供了一种双层全方位光伏组件系统，通过垂直主支架和主支架横柱组成双层全方位光伏组件系统的主体框架，主支架横柱为横向布置，主支架横柱和地面平行，在圆柱形主支架横柱上贴附第一光伏组件，保证了太阳光能够时刻垂直照射在圆柱形主支架横柱的第一光伏组价上，解决了倾斜角需要跟随太阳变化而变化的问题，垂直主支架的顶部连接散射状支架，其呈伞状，每个散射状支架上连接的第二光伏组件组成金字塔结构，金字塔结构的第二光伏组件能够接收全天候的太阳光，全天候的太阳光能够无死角的照射第二光伏组件，解决了方位角需要跟随移动的问题；本技术不在需要根据太阳光角度的变化从而调节光伏组件，太阳光和圆柱形的第一光伏组件，一年四季能够一直形成垂直照射关系，太阳光和金字塔形的第二光伏组件，能够保证太阳光可以全天候无死角照射第二光伏组件，从而不需要对第一光伏组件的倾斜角和第二光伏组件的方位角进行频繁调整，不涉及电机运行情况，减少自动跟踪辅助设备采购，减少了开支，充分利用土地空间，实现了一种每天不同时间段，不同季节(不同太阳能经维度情况)最大限度接收太阳能光照资源，提高光伏电站整体发电效率和发电量，具有很好的经济性。
22.进一步的，散射状支架和垂直主支架夹角为60度，能够保证金字塔形第二光伏组件的角度，确保全天候的太阳光无死角照射第二光伏组件。
23.进一步的，垂直主支架底部连接的基座能够保证整个双层全方位光伏组件系统的稳定性。
24.进一步的，第一光伏组件的安装位置不被第二光伏组件的阴影遮挡，在不影响第一光伏组件放电的情况下，第二光伏组件能够对第一光伏组件具有遮挡保护作用，大大降低人工现场维护与停机维修情况，降低运维成本。
附图说明
25.图1为本发明的结构示意图；
26.图2为散射状支架的侧视结构示意图；
27.图3为散射状支架的俯视结构示意图；
28.附图中：1
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支架系统，11
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垂直主支架，12
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散射状支架，13
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主支架横柱，2
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光伏组
件系统，21
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第一光伏组件，22
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第二光伏组件，3
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基座，4
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逆变箱变，5
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输电线路。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
30.如图1和图2和图3所示，本发明提供了一种双层全方位光伏组件系统，包括支架系统1、光伏组件系统2、基座3、逆变箱变4与输电线路5。其中，支架系统1用于固定支撑光伏组件系统2，光伏组件系统2分为上下两层，用于将太阳能转化为电能并网发电，基座3起到支撑固定安装整个支架系统1，逆变箱变4系统将光伏组件系统2发出的直流电变为交流电并升压，输电线路5将发电产生电输送至电网端。
31.在本实施例中，支架系统呈伞状，具体的，支架系统包括垂直主支架11、主支架横柱13和散射状支架12，垂直主支架11和主支架横柱13呈十字架状，主支架横柱13和垂直主支架12分别为横竖圆柱体，其中，垂直主支架11的杆体上连接主支架横柱13，主支架横柱13和垂直主支架11垂直，主支架横柱13的外表面上贴附有第一光伏组件21；
32.垂直主支架11的顶部端面连接若干根散射状支架12，若干根散射状支架12呈伞状布置，相邻散射状支架12上均连接有第二光伏组件22，若干个第二光伏组件22的顶点交汇于同一点，相邻第二光伏组件22的侧边紧密接触，若干个第二光伏组件22呈金字塔结构。
33.在本实施例中，散射状支架12设有四根，在垂直主支架11的顶部端面每隔90
°
连接一个散射状支架12，其中，散射状支架12和垂直主支架11的夹角为60
°
；本实施例中，垂直主支架11、主支架横柱13和散射状支架12均为具有高强度的钢支架。
34.在本实施例的优选实施例中，第一光伏组件21的安装位置不被第二光伏组件22的阴影遮挡。保证第一光伏组件21正常工作的同时，第二光伏组件22还能对第一光伏组件21起到一定的保护作用。
35.在本实施例中，光伏组件系统2中的第一光伏组件21和第二光伏组件22分别为薄膜电池和单晶硅电池两种形式。单晶硅电池切割为三角形状，共有4块，每块单晶硅电池通过焊接的方式分别固定安装在四根散射状支架12上，每块单晶硅电池的顶点相连，四块刚性强度高的单晶硅电池360度无缝隙组合在一起，整体呈金字塔型。薄膜电池具有可随意弯折性质，围绕十字架横柱表面贴附安装。安装的位置保证金字塔型单晶硅电池对其不存在阴影遮挡即可。
36.在本实施例中，基座3是钢筋混凝土，其下方有钢筋混凝土桩固定，垂直主支架11的底部连接有基座3，所述基座3与垂直主支架11垂直。
37.在本实施例中，光伏组件系统2上下两层产生的电能通过输电线路5直流端汇流至逆变箱变4，将光伏组件系统2发出的直流电变为交流电并升压，输电线路5交流端将升压电输送至电网端。具体的，第一光伏组件21和第二光伏组件22均连接至逆变箱变4的输入端，逆变箱变4的输出端连接电网，逆变箱变4接收第一光伏组件21和第二光伏组件22传输的直流电并转化为交流电，同时逆变箱变4还对交流电进行升压并将升压后的交流电通过输电线路传输至电网端。
38.本发明的工作原理如下：
39.一年中任何一日，太阳从东方升起，从西方降落，由于整个过程中四片单晶硅电池组成360度无缝隙金字塔型，所以保证了白天全天候太阳能可以充分照射金字塔型单晶硅
电池某一方位，解决了方位角需要跟随移动的问题。
40.同时无论在一年四季任何季节(太阳位置)，由于主支架横柱13的表面贴附着薄膜电池，保证了太阳光可以垂直照射在圆柱形薄膜电池上，解决了倾斜角需要跟随太阳变化的问题。
41.同时，四片呈金字塔型单晶硅电池对薄膜电池起到保护作用，有效避免其受到暴雪、沙尘、雨水的侵袭。
42.在本发明的另一实施例中，还提供一种双层全方位光伏组件系统的发电方法，包括以下步骤：太阳光照射在圆柱结构主支架横柱13上贴附的第一光伏组件21上，任何时间段中的太阳光和第一光伏组件21都形成垂直照射，第一光伏组件21吸收太阳能并转化为直流电；
43.太阳光照射在散射状支架12的第二光伏组件22上，第二光伏组件22呈金字塔结构，任何时间段中的太阳光照射在金字塔结构第二光伏组件22的任意方位上，第二光伏组件22吸收太阳能转化为直流电；
44.直流电经过转化传输至电网，完成太阳能发电过程。
45.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。