阅读说明：本技术 轨道型非感应式追踪的光电和光热一体化系统 () 是由 李�杰 于 2020-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及新能源领域,具体为轨道型非感应式追踪的光电和光热一体化系统。目前贫困地区人们的日常生活多是采用燃煤等非环保的方式进行,这对环境造成了很大污染的同时,也容易引起火灾,在无电无明火的情况下,如何解决人们日常生活所需,不仅是关系到环保的问题,更是生活在这些区域里人们的生存问题,碟式太阳能炉,由于成本高、体积大以及集热效率低的缺陷,难以满足人们日常生活的需求,本发明提供了一种分别采用轨道装置、多边形或圆形平台,构建成一个非感应式1维度或2维度追踪的光伏发电或光电和光热一体化的系统的解决方案,使得光电的发电和光热的集热效率平均提高了60%左右,在无明火无电情况下解决了人们吃饭和用电的难题。()

轨道型非感应式追踪的光电和光热一体化系统

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体为轨道型非感应式追踪的光电和光热一体化系统。

背景技术

目前贫困地区人们的日常生活多是采用木材或燃煤等非环保的方式进行，这对环境造成了很大污染的同时，也很容易引起火灾，在无电无明火的情况下，如何解决人们日常生活以及野外作业所需的用电及吃饭问题，不仅是关系到环保的问题，更是生活在这些区域里人们的生存问题，光伏发电的固定支架发电效率低下，而感应式追踪技术成本的高昂，导致这两种光伏发电技术的性价比低下，碟式太阳能炉，由于成本高、体积大以及集热效率低的缺陷，也难以满足人们日常生活的需求，所以在光电和光热的转换率难以大幅度提高的当下，提供一种为市场所接受、能够广泛推广应用的光电和光热一体化技术，就是当下光电和光热领域内所遇到的亟待解决的技术难题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种轨道型非感应式追踪的光电和光热一体化系统，使得上述的技术难题得到了解决。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

轨道型非感应式追踪的光电和光热一体化系统，包含轨道装置、太阳能角度控制器、集热装置，追踪系统分为1维度或2维度追踪两种不同的模式，这两种类型当中又分为1+1和1+N两种不同的类型，在2纬度追踪模式的轨道装置中，主要包含了基座、轨道、支架、滑轮、转盘、驱动装置，在一个固定于地基上的圆形基座上安装有圆形状的轨道，轨道的截断面形状分为L型或多边形两种，在每条轨道两侧各预埋有一条圆环状的凹槽构件，凹槽构件开口部是上窄下宽，在L型截断面基座的上壁上也预埋有一条圆环状的凹槽构件，共有三条，而多边形截断面的基座只有两条凹槽形构件，轨道上安装有一个圆形或三角形的支架，圆形支架下安装有X个滑轮，而三角形支架的各个角处各安装有一个滑轮，每个滑轮的轴在滑轮的两侧分别下垂固定安装有根梁或链条，梁或链条的下端带有个圆形或多边形的构件，把梁或链条分别***轨道两侧的凹槽内，其圆形或多边形构件卡扣在凹槽内随着滑轮移动，在L型截断面轨道上的滑轮，带有圆形或多边形构件的一端是扣在轨道上壁的凹槽内，另一端是直接固定或通过链条固定在滑轮的轴上，在圆形或三角形支架的中心处固定安装有一个转盘，S条梁两端分别固定在转盘和圆形或三角形的支架或滑轮的轴上，在圆形或三角形支架的上方固定安装有一个多边形或圆形的框架，在多边形或圆形框架的周边上固定安装有Y根T型的托梁，T型托梁中有一边顶端安装有铰接装置的构件，与其相对应的另一边还安装有H套驱动装置，除了安装有铰接装置的T型托梁之外，其余的顶端都固定安装一个U型的框，一个多边形或圆形的平台架在T型托梁和驱动装置上，平台底部的边框中，一条与T型托梁铰接形成铰接装置，其余的边框托放在T型托梁的U型框内，驱动装置的顶端与平台是螺栓固定连接，所述转盘是一根可转动的柱，根据支柱是自转还是非自转分为1+1和1+N两种不同的模式，1+1模式的转盘是自转模式，其是一根智能电动柱，其柱体主要由轴、空心管所构成，空心管固定在轴上随轴一起旋转而不能上下移动，柱体上安装有上述的S根梁，所述1+N模式的转盘为非自转模式，转盘的结构及安装方式与1+1模式的相同，只是机座中没有驱动电机和机械传动机构，却在轴上多增加了一个齿轮，齿轮固定安装在转盘的轴上随同轴一起转动，N个转盘的齿轮通过一根闭合的链条链接为一体，链条的一端与机械传动机构链接，1+1模式的转盘是独自带动一个圆形或三角形的支架转动，而1+N模式则由驱动电机与机械传动机构共同驱动N个圆形或三角形支架一同转动，所述驱动装置是一种可升降的智能电动柱，其柱体主要由多边形或圆形的螺母、带有螺纹的轴、T型空心管所构成，T型空心管固定在螺母上形成一体，螺母沿着轴上下移动，上述所有的智能电动柱的柱体固定在机座上，其的驱动将采用固定在机座内的电机和机械传动机构的组合体来进行，多边形或圆形平台上水平安装有R组大空心管，多边形或圆形平台安装的系统有两种不同的模式，第一种都是光电系统；第二种是光电和光热的一体化系统，所述光电系统的每块光伏板底部安装有Ⅱ字型梁，其上固定安装有小空心管，所述光热系统是安装有集热装置的太阳能炉，所述太阳能炉，其分为多管和单管两种不同类型，所述单管型太阳能炉，其分为四方形和长方形两种不同的类型，光电系统的光伏板的小空心管***平台的大空心管内螺栓固定，光电和光热一体化系统的多管型或单管型太阳能炉通过支架架在光伏板上与其平行并固定在边框上，所述的1纬度追踪模式只能调节方位角，其1+1或1+N两种类型的轨道装置的结构与上述2纬度追踪模式的相同，但多边形或圆形的平台是直接固定安装在多边形或圆形框架上，无驱动装置和T型托梁，在平台上安装有阶梯型框架，光电系统的光伏板与地面倾斜采用固定支架安装在平台和阶梯型框架上，光热系统的太阳能炉安装方式与上述2纬度追踪的相同，光伏发电或光电和光热一体化系统的角度调节，是调节多边形或圆形平台的角度，将由安装有嵌入式的角度传感器的太阳能角度控制器，来进行控制，所述太阳能角度控制器，是利用时间计时来控制多边形或圆形平台的角度发生改变的一种智能控制装置，其主要有主芯片、角度传感器、GPS卫星定位或电子指南针、时钟芯片、蓝牙、电机驱动的模块，主芯片通过读取实时的时钟及角度数值，根据不同的时间段来控制多边形或圆形平台角度的变化，时钟芯片在太阳能角度控制器接通电源后，将自动采用GPS或蓝牙进行时间的校对，多边形或圆形平台角度调节的工作原理为，太阳能角度控制器与多边形平台安装在同一个水平面上，当时间到达预设的调节时刻时，太阳能角度控制器接受到一个调节角度的信号，则通过控制电机控制模块来使角度检测模块做出转动动作，以使得多边形或圆形平台完成水平或倾斜动作，此时的智能电动柱将随着电机的转动完成水平或伸或缩的运动，推动多边形或圆形平台转动到预定位置的同时，角度传感器输出的模拟量经过模拟数字转换器转换后送入主控制器，主控制器再根据此输入来判定多边形或圆形平台是否已经转动到预定的角度，并据此来控制电机的控制模块，由此完成一次角度的调节，电子指南针调节方位角的

具体实施方式

为，在电子指南针的刻度上，北面是在刻度为0度之处，东面是在刻度为90度之处，南面是在刻度为180度之处，西面是在刻度为270度之处，东西南北4个方面的方位角度值和模拟电压值分别为90°、θ伏；270°、ζ伏；180°、β伏；0°、η伏，把东面或西面的角度及模拟电压值预先输入到控制器的储存模块当中，则在上午或下午时段，方位角在0°~180°或180°~360°，模拟电压值在η~β或β~θ的区间变化时，根据输入的方位角度值或模拟电压值，就能够调节方位角时刻朝向东面或西面；在倾角1日之内的多次调节模式当中，每次新调节的角度值，在上午时段为ψ-J*ψ/F；正午时段，倾角固定不变，在下午时段为γ+ψ/F，把计算出每次所需调节的倾角角度值跟与其相对应的模拟电压值或调节时刻一起预先输入到控制器的储存模块当中，具体的实施方式为，当角度传感器处于水平位置角度为0°时，输出端Vo输出的为A伏的模拟电压，当角度传感器与水平面成最大倾角的角度值ψ时，此时输出的是B伏的模拟电压，当角度传感器在0°~ψ或ψ~180°的区间变化时，输出端Vo输出的电压将从A伏依此变化到B伏或B伏依此变化到A伏的模拟电压信号，因此通过测定角度传感器输出端Vo电压的大小，就可以确定多边形或圆形平台与水平面间的夹角，其特征在于：不需要光电传感装置，分别采用轨道装置、多边形或圆形平台，构建成一个非感应式1维度或2维度追踪的光伏发电或光电和光热一体化的系统，光电和光热系统的方位角和倾角的调节将采用时间计时，采用太阳能角度控制器来进行控制，所述太阳能角度控制器是根据时间的计时，通过控制智能电动柱或驱动电机智能驱动多边形或圆形平台方位角水平朝东或朝西方向移动或倾角从东面到西面进行转动，由此调节多边形或圆形平台的方位角或倾角跟随时间的变化而发生改变的方法，调节的顺序为方位角调节在先，倾角在后，所述方位角的调节由太阳能角度控制器根据GPS或电子指南针模块输出的信号控制其朝东或朝西转动，所述倾角的调节为输入法，所述输入法是采用最大倾角算术平均法计算得出的所需调节的倾角角度值跟与其相对应的调节时刻一起预先输入到控制器的储存模块当中，所述最大倾角算术平均法是对上午和下午光伏板所能形成的最大夹角，按调节的次数进行算术平均的方法，所述时间计时是一日之内三次或多次，2维度追踪的调节分为上午、正午、下午三个时段，一日之内的三次调节，上午时段，多边形或圆形平台面朝东面，倾角最大，正午时段，多边形或圆形平台是水平状；下午时段，多边形或圆形平台面朝西面，倾角最大，每间隔E分钟进行一次方位角的调节，在E分钟内倾角调节F次，所述输入法当中的多边形或圆形平台的最大倾角ψ的角度值按算术平均分成F次，每次调节的角度值为ψ/F，三个时间段内多边形或圆形平台的朝向与1日之内三次调节的相同，在上午时段，每次新调节的角度值为ψ-J*ψ/F，J是整数的数字系列值，最小值为1，最大值为F；在下午时段，每次新调节的角度值为γ+ψ/F，γ是调节前一时刻的角度值，每次方位角进行调节时，倾角都已经归位到初始的位置，无驱动装置的1维度追踪的太阳能角度控制器水平安装，方位角调节的次数，是一日之内所有调节时间的总和，按每间隔D分钟计算所得，所述多管型的是指多根真空集热管，安装在一个箱子内所形成的太阳能炉，所述多管型太阳能炉，箱底和壁的内侧都是涂有反光材料的板，箱底的底面安装有带有空心管，箱底的内侧四个角上分别固定安装一个n型或h型的托架，盒子内分隔成多个多边形或圆形的格子，盒子分为上下两层，下层固定在托架上，上层活动式安装称为盖子，上下层采用合页连接，箱壁的底部是铰接在箱底上，箱壁分为上下两段，两段之间采用合页连接，下段为四边形、其高度是托架和格子状盒子的高度之和，上段是梯形或梯形和三角形的组合体，箱壁打开后由杆支撑，杆的两端分别连接在箱壁的上段以及格子状的盒子上，使得箱壁与箱底形成倾斜的状态，有盖子的内胆是活动式安放于真空集热管内，多根真空集热管架在盒子内的多边形或圆形的格子上固定，所述单管型中的四方形太阳能炉真空集热管的形状为四方形，长方形太阳能炉真空集热管的形状为圆形，所述四方形太阳能炉的真空集热管是安装在一个箱子的盒子内，箱底和箱壁的结构及安装方式都与上述多管型的相同，箱子内四方形格子状的盒子固定在上述的托架上，盒子的盖子是安装在侧面，其一端通过合页与盒子壁铰接连接，另一端通过卡扣扣紧在盒子壁上，内胆的材质为不锈钢或铝合金，其为多边形或圆形的带有边框的无盖的盒子，其侧边有个圆形的接口，接口内带有螺纹，活动式连接把手，内胆是活动式的安放于四方形真空集热管内，所述单管型中的长方形太阳能炉，其包含有集光镜、多边形或圆形的真空集热空心管，所述集光镜是涂有反光材料的板，镜面有平板型和抛物线型两种，两块拼接合为一体形成一块三角形或抛物面形的集光镜，每种类型的镜面有N块，每块的骨架中，有X根骨架凸出于集光镜边缘外，相对应两块集光镜中的X根骨架位置是相错的，一根截面为多边形的管梁，两侧各贯穿有2X个孔，上下面贯穿有M个孔，所述X根骨架的每根后端带有固定构件，前端带有圆孔，固定构件与圆孔之间的间距与管梁的宽度相同，两块集光镜拼接时，X根骨架是分别***管梁每侧的2X个孔后，螺栓固定在管梁的两侧上，一根真空集热空心管的M个支架为Y型，其底部空心管的结构以及与管梁固定的方式与X根骨架相同，但固定构件与圆孔之间的间距是与管梁的厚度相同，支架空心管***管梁面上的M个孔内后，螺栓固定固定在管梁底部上，真空集热管架在M个支架的顶端，扣紧在支架上，集热管内部插有一根内管，管梁底部安装有小空心管，所述铰接装置的构件是由1块底板和C块的多边形竖板所构成，竖板带有圆弧的一端带有孔洞，另外一端焊接固定在底板上，所述铰接装置的构件，C=1或2时候，是活动式或螺栓的固定连接，当C＞2时候，是铰接连接形成一个铰接装置。

本发明的轨道型非感应式追踪的光电和光热一体化系统，提供的1纬度或2纬度无需光电传感器的追踪技术，是一种有别于公知固定支架技术和感应式追踪技术的一种新型非感应式光伏发电技术，其采用非感应式追踪、轨道移动和杠杆支撑技术，使得本发明的1纬度或2维度追踪电系统的性价比得到极大提高，其技术简单、成本低、自损电量小，不仅在无电无明火的情况下，解决了人们日常生活的用电及吃饭的难题，而且解决了光电和光热领域内亟待解决的技术难题，即光电和光热系统不仅要能够追日，而且还要具有实用价值及一体化的难题，本发明比不具有追日功能的光电和光热系统的发电和集热的效率平均多增加了60%左右，本发明具有很好的经济效益和生态效益。

附图说明

图1为1+1模式的平台平面俯视图：符号1为多边形或圆形平台，符号2为带U型框架的T型托梁，符号3是T型托梁，符号4为多边形或圆形框架，符号5为圆形或三角形支架，符号6为滑轮，符号7为轨道，符号8为S根梁，符号9为转盘，符号10为驱动装置；图2为1+1模式光电或光热系统的正视图：符号11为光伏板或太阳能炉；图3为1+N模式平台的平面俯视图：符号12为单管太阳能炉，符号13为齿轮，符号14为链条，符号15驱动电机，图4为1+N平台模式的正视图，图5为L型轨道的结构图，符号16为凹槽，图6为多边形轨道的结构图；图7为1纬度追踪的正视图，符号17为阶梯框架；图8为多管型太阳能炉收纳时的平面俯视图：符号18是上层为梯形状的箱壁，符号19是上层为三角形状的箱壁；图9为多管型太阳能炉工作时的平面俯视图：符号20为盒子中的盖子，符号21为盖子的纵梁，符号22为盖子的横梁，符号23为真空集热管，图10为多管型太阳能炉工作状态的正视图：符号24是箱壁的支撑杆，符号25为固定安装在托架上的盒子底层，符号26为托架。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明做进一步描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

角度的调节是一日之内三次或多次，2维度追踪的调节分为上午、正午、下午三个时段，一日之内的三次调节，上午时段，多边形或圆形平台面朝东面，倾角最大，正午时段，多边形或圆形平台是水平状；下午时段，多边形或圆形平台面朝西面，倾角最大，每间隔E分钟进行一次方位角的调节，在E分钟内倾角调节F次，所述输入法当中的多边形或圆形平台的最大倾角ψ的角度值按算术平均分成F次，每次调节的角度值为ψ/F，三个时间段内多边形或圆形平台的朝向与1日之内三次调节的相同，在上午时段，每次新调节的角度值为ψ-J*ψ/F，J是整数的数字系列值，最小值为1，最大值为F；在下午时段，每次新调节的角度值为γ+ψ/F，γ是调节前一时刻的角度值，每次方位角进行调节时，倾角都已经归位到初始的位置，无驱动装置的1维度追踪的太阳能角度控制器水平安装，方位角调节的次数，是一日之内所有调节时间的总和，按每间隔D分钟计算所得。

参阅图1~2和5~6是1+1模式的2维度追踪的光电或光热系统，多边形或圆形平台1呈现水平状态时其四边梁中的一边是与T型托梁3铰接形成铰接系统，其余三边托在带有U型框架的T型梁2上，与带有铰接系统相对应的另一边安装有驱动装置10，驱动装置10和T型梁2和3固定在多边形或圆形框架4上，框架4固定在圆形或三角形支架5上，支架5固定在滑轮6上，滑轮6轴上两边的梁或链条下垂到轨道7的凹槽16内，梁或链条下端的多边形或圆形构件卡扣于凹槽16内，随着滑轮6滑动，在S条梁8两端分别连接支架5和转盘9，由此形成一个2维度追踪系统。多边形或圆形平台1上水平状安装光伏板或太阳能炉11后，在预定时刻，首先调节多边形或圆形平台1的方位角，方位角采用电子指南针模块法来确定方位角，太阳能角度控制器将根据电子指南针模块输出的信号，得出太阳朝东或朝西的方位角，由太阳能角度控制器控制转盘9转动，通过S条梁带动圆形或三角形支架5的滑轮6发生移动，则多边形或圆形平台1的方位角调整到位。上午及正午时间段，太阳能角度控制器驱动转盘9调节方位角面朝东侧，下午时间段则面朝西侧，多边形或圆形平台1倾角的调节采用最大倾角算术平均法，方位角调整到位后再进行倾角的调节，具体的调节方式参照0008段。

参阅图3~4和5~6是1+N模式的2维度追踪的光电或光热系统，每个转盘9上固定安装有一个齿轮13，一条闭合链条14链接有N个齿轮，其另一端固定在驱动电机15的齿轮上，N组的转盘9将通过机械传动机构随着驱动电机15一起转动，由此形成了一个由一台驱动电机带动N组多边形或圆形平台1一同转动，方位角和倾角的调节方式与1+1模式的相一致,调节方式具体为，在调节的预定的时间，太阳能角度控制器依据角度传感器得出的信号，控制驱动电机15转动，通过机械传动机构带动N个转盘9发生转动，由此多边形或圆形平台1的方位角得到调节，方位角调节到位后，太阳能角度控制器将启动N组的驱动装置10对光伏板支架1的倾角进行调节，调节的方式参照0008~0009段。

参阅图7是1+1模式的1维度追踪的光电或光热系统，这是阶梯型的只能调节方位角的无驱动装置的1维度追踪，这种模式是采用阶梯型的框架17固定安装在多边形或圆形的平台1上，平台1是直接固定安装在多边形或圆形框架4上，光电系统的光伏板或太阳能炉11与地面倾斜采用固定支架安装在平台1和阶梯型框架17上，方位角的调节参照0007段。1维度追踪的1+N模式的转盘9的结构与上述2纬度追踪的相同，光伏板或太阳能炉的安装以及方位角的调节方式参照0008~0010段。