本實用新型屬于光伏電站設備技術領域，特別是涉及一種主動式智能光伏支架系統(tǒng)，以及包括該支架的光伏發(fā)電系統(tǒng)，可用于地面、水面、房屋、廠房頂部、農林牧漁養(yǎng)殖區(qū)、大棚。

背景技術：

目前，光伏支架的傳統(tǒng)形式：一是固定支架，光伏支架的傾斜角度固定在某角度上，支架本身不具備任何調整傾斜角度的功能，被動接受太陽光自然照射，其特點是，投資成本低，但太陽光利用率差、發(fā)電量較少、收益率很低；二是實時跟蹤支架，包括：單軸實時跟蹤和雙軸實時跟蹤，通過實時跟蹤器裝置（或稱為追蹤器裝置）實時跟蹤太陽光照射方向，該方法的特點是實時跟蹤太陽時，驅使組件實時跟蹤太陽的追蹤系統(tǒng)每天的工作時間很長，沒有間歇停歇系統(tǒng)，太陽光利用率雖然較高、發(fā)電量較高，但是其投資成本高、結構復雜、相對故障點、維修率高、最終收益率仍然很低。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種主動式智能光伏支架系統(tǒng)，以解決利用現(xiàn)有光伏支架建設太陽能電站最終收益率較低的問題。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種主動式智能光伏支架系統(tǒng)，其包括：立柱基礎、立柱、次梁、主梁、主梁連接裝置、主梁南北方向驅動裝置、太陽能電池片支架、太陽能電池片支架連接裝置、支架東西方向驅動裝置和控制器；

所述立柱基礎固定在安裝主體上；所述立柱的下部與立柱基礎連接；所述次梁連接在立柱的頂部；所述主梁通過主梁連接裝置與次梁連接，主梁東西方向布置，系統(tǒng)運行時主梁南北方向驅動裝置驅動主梁繞主梁連接裝置的轉軸轉動；所述太陽能電池片支架通過太陽能電池片支架連接裝置與主梁連接，系統(tǒng)運行時支架東西方向驅動裝置驅動太陽能電池片支架繞太陽能電池片支架連接裝置的轉軸轉動；所述控制器用于控制主梁南北方向驅動裝置和支架東西方向驅動裝置分時段主動運行。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述主梁連接裝置包括南北方向旋轉座、南北方向旋轉軸和南北方向旋轉臂，所述立柱基礎的數(shù)量為兩個，東西方向間隔設置；所述立柱的數(shù)量為四個，兩個立柱南北方向設置在一個立柱基礎上，另外兩個立柱設置在另一個立柱基礎上；次梁安裝在位于同一立柱基礎的兩個立柱之間；南北方向旋轉座與次梁固定連接；南北方向旋轉臂與主梁連接；南北方向旋轉座和南北方向旋轉臂通過南北方向旋轉軸鉸接連接。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述主梁南北方向驅動裝置包括南北電機座、第一驅動裝置、第一絲杠、第一絲杠支架、驅動器和南北搖臂；所述南北電機座與立柱連接，第一驅動裝置安裝在南北電機座上；第一絲杠支架與立柱連接，第一絲杠安裝在第一絲杠支架上；驅動器安裝在第一絲杠上，利用第一絲杠驅動運行；南北搖臂的下端與驅動器連接，上端與主梁連接。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述太陽能電池片支架包括托架縱梁和托架橫梁，所述托架縱梁上垂直間隔固定多個托架橫梁。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述太陽能電池片支架連接裝置包括東西旋轉臂、東西旋轉軸、東西旋轉座、第一托架支撐和第二托架支撐；每個托架縱梁對應兩個東西旋轉臂，東西旋轉臂間隔連接在托架縱梁上；第一托架支撐的下端與主梁連接，上端與東西旋轉座連接，第二托架支撐的下端與主梁連接，上端與東西旋轉座連接；東西旋轉臂和東西旋轉座之間通過東西旋轉軸鉸接連接。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述支架東西方向驅動裝置包括第二驅動裝置、第二絲杠、第二絲杠支架、驅動器、東西拉桿和東西搖臂；所述第二驅動裝置、第二絲杠支架安裝在主梁上；第二絲杠安裝在第二絲杠支架上；驅動器安裝在第二絲杠上，利用第二絲杠驅動運行，驅動器與東西拉桿連接；東西搖臂的上端與托架縱梁連接，下端與東西拉桿連接。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，還包括電池片組件，所述電池片組件包括至少兩個電池片；所述電池片安裝在托架橫梁上。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述安裝主體為地面、水面、房屋頂部、廠房頂部、農林牧漁養(yǎng)殖區(qū)或大棚。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述安裝主體為地面，所述立柱基礎埋入所述地面下方。

本實用新型如上所述的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，進一步，所述時段的范圍在5分鐘～60分鐘之間。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型提供一種主動式智能光伏支架系統(tǒng)，沒有實時跟蹤器裝置（追蹤器裝置），有分時段主動調整東西南北傾斜角度的結構，根據(jù)實際地理經緯度、太陽高度角、方位角、天氣及具體工況，控制器主動計算支架的最佳東西南北傾斜角度和相應的工作時間段，保證工作時段的電池片組件的最大發(fā)電效率，每個工作時段開始前提前調整東西南北傾斜角度到位，在沒有實時跟蹤器裝置（追蹤器裝置）的情況下，實現(xiàn)分時段主動控制，有效的解決了固定支架不具備任何調整傾斜角度和實時跟蹤支架長時間被動、不停歇工作等問題，有效的提升太陽光利用率和電池片發(fā)電效率，簡化了支架結構，縮短支架轉動時間，減少了故障點，極大降低發(fā)電成本，提高了最終收益。

附圖說明

通過結合以下附圖所作的詳細描述，本實用新型的上述和/或其他方面和優(yōu)點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，并不限制本實用新型，其中：

圖1為本實用新型一種實施例的主動式智能光伏支架系統(tǒng)示意圖；

圖2為一種實施例的主梁連接裝置和支架東西方向驅動裝置示意圖；

圖3為本實用新型一種實施例的主梁南北方向驅動裝置示意圖；

圖4為本實用新型一種實施例的太陽能電池片支架連接裝置示意圖；

圖5為圖1的正視示意圖；

圖6為圖1的側視示意圖；

圖7為圖1的俯視示意圖；

圖8為本實用新型一種實施例的電池片組件安裝示意圖；

圖9為本實用新型一種實施例的電池片組件南北安裝示意圖；

圖10為本實用新型電池片組件東西方向理論最佳傾斜角度示意圖；

圖11為本實用新型電池片組件東西方向實際運行傾角示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、立柱基礎，2、立柱，3、主梁，4、次梁，5、南北方向旋轉座，6、南北方向旋轉軸，7、南北方向旋轉臂，8、南北搖臂，9、第一驅動裝置，11、第一絲杠，12、驅動器，13、第一絲杠支架，14、南北電機座，15、第一托架支撐，16、第二托架支撐，17、托架縱梁，18、托架橫梁，19、東西旋轉座，20、東西旋轉軸，21、東西旋轉臂，22、東西搖臂，23、東西拉桿，24、控制器，25、電控柜，26、電池片組件，27、第二驅動裝置，28、第二絲杠支架，29、第二絲杠。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述本實用新型的主動式智能光伏支架系統(tǒng)的實施例。

在此記載的實施例為本實用新型的特定的具體實施方式，用于說明本實用新型的構思，均是解釋性和示例性的，不應解釋為對本實用新型實施方式及本實用新型范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領域技術人員還能夠基于本申請權利要求書和說明書所公開的內容采用顯而易見的其它技術方案，這些技術方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術方案。

本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本實用新型的構思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關系。請注意，為了便于清楚地表現(xiàn)出本實用新型實施例的各部件的結構，各附圖之間并未按照相同的比例繪制。相同的參考標記用于表示相同的部分。

圖1示出本實用新型一種實施例的主動式智能光伏支架系統(tǒng)，其包括：立柱基礎1、立柱2、主梁3、次梁4、主梁連接裝置、主梁南北方向驅動裝置、太陽能電池片支架、太陽能電池片支架連接裝置、支架東西方向驅動裝置和控制器24；

立柱基礎1固定在安裝主體上；立柱2的下部與立柱基礎1連接；次梁4連接在立柱2的頂部；主梁3通過主梁連接裝置與次梁4連接，主梁3東西方向布置，系統(tǒng)運行時主梁南北方向驅動裝置驅動主梁繞主梁連接裝置的轉軸轉動；太陽能電池片支架通過太陽能電池片支架連接裝置與主梁3連接，系統(tǒng)運行時支架東西方向驅動裝置驅動太陽能電池片支架繞太陽能電池片支架連接裝置的轉軸轉動；控制器24用于控制主梁南北方向驅動裝置和支架東西方向驅動裝置分時段主動運行，在優(yōu)選的實施例中，時段的范圍在5分鐘～60分鐘之間。

如圖2和圖5所示，主梁連接裝置包括南北方向旋轉座5、南北方向旋轉軸6和南北方向旋轉臂7，立柱基礎1的數(shù)量為兩個，東西方向間隔設置；立柱2的數(shù)量為四個，兩個立柱2南北方向設置在一個立柱基礎1上，另外兩個立柱2設置在另一個立柱基礎1上；次梁4安裝在位于同一立柱基礎1的兩個立柱之間；南北方向旋轉座5與次梁4固定連接；南北方向旋轉臂7與主梁連接；南北方向旋轉座5和南北方向旋轉臂7通過南北方向旋轉軸6鉸接連接。

如圖3和圖6所示，主梁南北方向驅動裝置包括南北電機座14、第一驅動裝置9、第一絲杠11、第一絲杠支架13、驅動器12和南北搖臂8；南北電機座14與立柱2連接，第一驅動裝置9安裝在南北電機座14上；第一絲杠支架13與立柱2連接，第一絲杠11安裝在第一絲杠支架13上；驅動器12安裝在第一絲杠11上，利用第一絲杠11驅動運行；南北搖臂8的下端與驅動器12連接，上端與主梁3連接。

第一驅動裝置9驅動第一絲杠11，第一絲杠11驅動驅動器12，驅動器12驅動南北搖臂8，南北搖臂8驅動主梁3以南北方向旋轉軸6為中心轉動，通過改變第一驅動裝置9的正反轉實現(xiàn)主梁3分時段南北往復運動。在南北上下方向上分時段轉動的角度，是以主動式智能光伏支架系統(tǒng)所在地的經緯度線為測量基準依據(jù)，主動式智能光伏支架系統(tǒng)所在當?shù)氐挠谧游缇€垂直的水平線為基準零度，范圍為0到東西各90度。

如圖5和圖7所示，太陽能電池片支架包括托架縱梁17和托架橫梁18，托架縱梁17上垂直間隔固定多個托架橫梁18。

如圖4所示，太陽能電池片支架連接裝置包括東西旋轉臂21、東西旋轉軸20、東西旋轉座19、第一托架支撐15和第二托架支撐16；每個托架縱梁17對應兩個東西旋轉臂21，東西旋轉臂21間隔連接在托架縱梁17上；第一托架支撐15的下端與主梁3連接，上端與東西旋轉座19連接，第二托架支撐16的下端與主梁3連接，上端與東西旋轉座19連接；東西旋轉臂21和東西旋轉座19之間通過東西旋轉軸20鉸接連接。

如圖2所示，支架東西方向驅動裝置包括第二驅動裝置27第二絲杠29、第二絲杠支架28、驅動器12、東西拉桿23和東西搖臂22；第二驅動裝置27、第二絲杠支架28安裝在主梁3上；第二絲杠29安裝在第二絲杠支架28上；驅動器12安裝在第二絲杠29上，利用第二絲杠29驅動運行，驅動器12與東西拉桿23連接；東西搖臂22的上端與托架縱梁17連接，下端與東西拉桿23連接。

第二驅動裝置27驅動第二絲杠29，第二絲杠29驅動東西拉桿23，東西拉桿23驅動所有的東西搖臂22，通過改變第二驅動裝置27的正反轉，最終驅動所有太陽能電池片支架以相對應的東西旋轉軸20為中心，繞其相對應的東西旋轉座，做分時段同步同角度方向的東西往復旋轉運動。在東西方向上分時段轉動的角度，是以主動式智能光伏支架系統(tǒng)所在地的經緯度線為測量基準依據(jù)，主動式智能光伏支架所在當?shù)氐臇|西水平線垂直的子午線為基準零度，范圍為0到90度，優(yōu)選為10到80度。

本實用新型控制器24先根據(jù)實際地理經緯度、太陽高度角、方位角、天氣、電池片組件東西南北方向排列間距及具體工況，將太陽一天的工作時間劃分為若干個工作時段，計算出多組電池片組件26東西方向實際運行傾角和南北方向實際運行傾角。如圖10，上午BC工作時段為例，當太陽在上午AB工作時段運行即將結束時，控制器24模擬計算BC工作時段單個電池片組件26東西方向理論最佳傾斜角度α。實際上，由于多組電池片組件26東西方向相等排列間距，會造成東邊電池片組件26遮擋西邊臨近的電池片組件26一部分，形成陰影，為避免遮擋發(fā)生，控制器將東西方向理論最佳傾斜角度α減去造成陰影的角度權值，如圖11，計算出多組電池片組件26東西方向BC工作時段的實際運行傾角β，保證東西方向的相鄰電池片組件26相不遮擋，達到最大發(fā)電效率。同理，隨著上午太陽高度角變大，太陽方位角從東向西增大，α逐漸變小，β逐漸增大，到上午某個時段時，β達到最大。隨著太陽高度角繼續(xù)變大達到一天中的最高位置，太陽方位角到達正南，α持續(xù)變小趨于0°，β隨著α變小，也逐漸趨于0°。太陽高度角達到一天中的最高位置后，開始逐漸變小，太陽方位角也由正南向西增大，α和β開始由0°逐漸增大，到下午某個時段時，β達到最大。隨著太陽高度角繼續(xù)變小，太陽方位角繼續(xù)向西增大，α持續(xù)增大，但β逐漸變小，最后趨于0°。因為多組電池片組件26東西方向相等排列間距，直接影響相互遮擋陰影的角度權值，所以，多組電池片組件26東西方向相等排列的間距值不同時，在同工況下，多組電池片組件26東西方向實際運行傾角β，變化規(guī)律相同，但是控制器24計算出的β角度值是完全不同的。如圖9所示，當多排東西方向電池片組件26按南北方向等間距安裝時，間距保證多排東西方向電池片組件26南北方向在全年工況下互不遮擋，結合多排電池片組件26最大發(fā)電效率因素，當太陽在上午AB工作時段范圍運行即將結束時，控制器24主動計算出BC工作時段電池片組件26南北方向BC工作時段的實際運行傾角，以此類推。

控制器24，劃分的時段范圍在5分鐘～60分鐘之間，計算的東西南北方向實際運行傾角步進值范圍在0°～12°之間。

控制器24總是當太陽在上一個工作時段運行即將結束，下一個工作時段開始前，主動將下一個工作時段東西方向和南北方向實際運行傾角轉化為控制信號，并輸出到電控柜25。比如，當太陽在上午AB工作時段運行即將結束時，控制器24將BC工作時段東西方向實際運行傾角和南北方向實際運行傾角轉化為控制信號輸出到電控柜25，電控柜25控制第一驅動裝置和/或第二驅動裝置轉動，主動式智能光伏支架系統(tǒng)迅速提前調整到下一個工作時段東西方向和南北方向的實際運行傾角，控制器24根據(jù)測量到傾斜角度數(shù)據(jù)后，切斷控制器24輸出信號，第一驅動裝置和/或第二驅動裝置停止工作，控制器24立即進入待機狀態(tài)，主動式智能光伏支架長時間保持調整后的實際運行傾角不動，直到下一個工作時段開始前，控制器24再次啟動，重新計算下一個工作時段的東西方向和南北方向實際運行傾角，并將控制信號輸出到電控柜25，如此反復循環(huán)，保持主動式智能光伏支架系統(tǒng)始終在上一個太陽運行時段結束前，提前調整到下一個工作時段的東西方向和南北方向實際運行傾角，實現(xiàn)全年分時段主動式智能控制。

在圖1中還示出了電控柜25，控制器24將控制信號輸出到電控柜25，電控柜25控制第一驅動裝置9和/或第二驅動裝置27轉動。

如圖8所示，還包括電池片組件26，電池片組件26包括至少兩個電池片；電池片安裝在托架橫梁18上。

在本實用新型優(yōu)選的主動式智能光伏支架系統(tǒng)實施例中，安裝主體為地面、水面、房屋頂部、廠房頂部、農林牧漁養(yǎng)殖區(qū)或大棚。當安裝主體為地面時，立柱基礎1埋入地面下方。

本實用新型的有益效果是：

主動式智能光伏支架系統(tǒng)實現(xiàn)了東西傾斜角度和南北傾斜角度的主動智能調整，使電池片組件最大效率的利用太陽光能，與固定支架相比能增加20%以上的利用率；

立柱基礎、立柱、主梁、次梁、南北方向旋轉軸、南北方向旋轉座、南北方向旋轉臂組成支架系統(tǒng)的龍門式結構，龍門式結構將支架整體高架起來，實現(xiàn)支架與地面、水面、房屋、廠房頂部、農林牧漁養(yǎng)殖區(qū)等大棚的完美結合；

驅動裝置、絲杠、驅動器或東西拉桿組成的動力機構，結構簡單，機械強度高，承受過載能力強，運行平穩(wěn)，驅動裝置停止運轉后，絲杠與驅動器能實現(xiàn)自鎖，使支架在最佳傾角保持階段不會晃動搖擺；

實現(xiàn)了分時段運行；相對于固定支架和實時跟蹤支架，分時段運行，支架轉動時間短，間歇時間長，使用壽命長，不用人工干涉，維修率低，極大降低發(fā)電成本，提高了最終收益；

在投資成本和發(fā)電量方面比較，與固定支架相比主動式智能光伏支架的投資成本增加10%左右，發(fā)電量增加20%以上；主動式智能光伏支架與實時跟蹤支架相比，主動式智能光伏支架的投資成本減少10%以上，發(fā)電量基本于實時跟蹤光伏支架均等。

上述披露的各技術特征并不限于已披露的與其它特征的組合，本領域技術人員還可根據(jù)實用新型之目的進行各技術特征之間的其它組合，以實現(xiàn)本實用新型之目的為準。