高集成度折疊式光伏陣列的制作方法

高集成度折疊式光伏陣列的制作方法
【專利摘要】一種高集成度折疊式光伏陣列，包括至少兩塊光伏組件集成板以及至少一個中間支撐結構，中間支撐結構上固定了至少兩個鉸鏈；光伏組件集成板與中間支撐結構之間分別通過鉸鏈連接；至少兩塊光伏組件集成板與地面接觸；光伏陣列上所有的光伏組件總面積大于18平米。本發明可以集成包括地基、支架、電纜、光伏組件、逆變器、匯流箱、優化器、光伏組件功率檢測裝置、插頭插座在內的諸多零部件，減少了中間環節，從而大大提高了安裝速度，擴充了其使用范圍，降低了安裝成本。展開后其低矮的外形大大提高了抗風能力。
【專利說明】局集成度折疊式光伏陣列
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能光伏發電【技術領域】，具體涉及一種高集成度折疊式光伏陣列。【背景技術】
[0002]太陽能干凈清潔，取之不盡，用之不竭。大多數可再生能源如風能、水的勢能、生物質能都是由太陽能間接轉化而來的。當前占主導地位的化石能源如煤、石油、天然氣也來自于遠古的生物質能。因此說太陽能是最重要、最有前途的可再生能源一點都不為過。
[0003]然而目前太陽能光伏的發電量還不到總發電量的0.1%，與太陽能的地位極不相稱。其主要原因就是太陽能光伏發電裝置效率偏低，成本較高，經濟性還無法與常規能源相競爭。
[0004]而在發電成本中，不但應包括太陽能光伏發電裝置本身的成本，還應包括管理成本、占地成本、資金成本、安裝建設成本、清潔維護成本等等。光伏組件轉換效率的提高僅僅是其中一個方面。
[0005]目前許多光伏企業將大量時間精力和資金都投入在提高電池效率的這條路，從某種意義上來講是一種失策。當然在人工費用較高的地區，轉換效率的提高可以減少系統安裝成本，有一定積極意義。但許多其他方法也可以大幅減少系統安裝成本。因此還是要綜合考量哪一種組合方式系統總體成本才能達到最低。
[0006]現有固定傾角的光伏電站結構，自從太陽能電池發明以來的幾十年變化都不大。
[0007]光伏電站是與電網相連并向電網輸送電力的光伏發電系統。而光伏陣列是指由若干個光伏零部件、光伏組件在機械和電氣上按一定方式組裝在一起并且有相應的支撐結構而構成的發電單兀。也有人稱光伏陣列為光伏方陣。
[0008]通常，光伏電站可包含有多個光伏陣列。
[0009]光伏陣列其結構大致可分為以下幾個部分:
最下面是地基，一般有以下幾種:螺旋樁、條狀混凝土地基和塊狀混凝土地基。
[0010]在上面是安裝支架，包括立柱、橫梁、檁條等等。一般用螺釘緊固，屬于簡支結構。
[0011]最上面安裝有多塊光伏組件電池板。然后用電纜連接各個組件，并聯接匯流箱、配電柜、逆變器、變壓器等設備，最后連接上電網。
[0012]光伏發電系統通常分成幾個層次，第一層次為單元層次，最小且不可分割。對于晶娃太陽能電池片，一般其特征尺寸(直徑或邊長)為125mm、156mm,—般電壓和功率較低，單片功率一般小于5W。第二層次是封裝層次。其特征是，多個單元串并聯，固定封裝在一個組件里。對于晶硅太陽能電池組件，一般是由60-72個硅片封裝在玻璃和鋁背板之間而成。尺寸一般為1-2平米；第三層次是陣列層次，一般由多塊組件和支撐結構組成。在跟蹤系統中更為明顯，多塊組件形成的光伏陣列作為一個整體可繞軸轉動；第四個層次就是電站層次，通常容量從幾百KW到幾欄不等，占地較大。但由于缺少中間層次，需一塊一塊單獨安裝組件，安裝時間較長，耗費人工較多。
[0013]太陽能光伏電站的成本通常包括以下組件成本、支架成本、地基成本、人工成本、逆變成本等等。除去組件部分的其他成本也叫BOS (balance of system)成本。
[0014]目前光伏組件的大部分市場還在發達國家。從經濟考慮，安裝規模越大，單位裝機成本就越低。由于過去光伏組件的價格很貴甚至超過每瓦3美元，與之相比鋼鐵水泥的支架結構成本所占的比例甚小，所以過去沒有得到足夠的重視。
[0015]而現在隨著組件價格不斷下跌，價格甚至低到每瓦0.7美元，因此要再節省
0.01美元，成本降低1.4%都是很不容易的。而地基支架安裝人工所占的比重則相對越來越大。而發達國家的人工成本更高。許多情況下BOS成本超過I美元，甚至占到電站總成本的三分之二。因此BOS成本已經成了主要矛盾。現有工藝的缺點就是時間長、成本高、工序
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[0016]從電力行業發展規律看，規模化是有效降低成本的一種常用手段。風電、火電、核電、水電都是如此。火電從20萬千瓦、30萬千瓦一直發展到現在超超臨界的60萬千瓦；核電也是從30萬、60萬發展到100萬千瓦。因此總的發展思路就是“做大做強”，做大就是整體結構要適應規模化的要求；做強就是要有規模效益，許多固定費用平均分攤就能夠降低成本。光伏發電系統安裝成本也顯示出規模經濟的重要特征。即裝機容量越大，成本越低。
[0017]目前光伏組件的尺寸也在逐步增加。從過去60片增加到72片晶硅電池片的組件，甚至還有5.7平米的大型薄膜光伏組件。但是受制于一些客觀條件再增大遇到很多困難。72片的組件已經重達50斤，尺寸已經達到2米高，I米寬。組件內還有玻璃和晶體硅薄片，很脆，對變形敏感。俗話說，“木秀于林，風必摧之。”因此如果現有結構不改變，尺寸增大帶來的變形可能會使玻璃碎裂，或者使硅片隱裂，造成不必要的損失。
[0018]現在許多企業仍在花大量資源在提高百分之零點幾的效率方面上，而沒有預料到快速安裝技術在降低人工成本方面所擁有的巨大潛力。這個教訓太深刻了。
[0019]要知道發達國家BOS的成本中相當大的一部分是人工成本。縮短安裝時間提高安裝效率還可以使同樣多的工人完成更大更多的光伏電站，也更有利于可再生能源的普及。
[0020]因此如何一次安裝更多的光伏組件，縮短安裝時間，更好地發揮規模效應，并提高抗風能力，降低光伏電站的安裝成本已經成為亟待解決的問題。

【發明內容】

[0021]針對現有技術存在的缺陷，本發明提出一種高集成度折疊式光伏陣列。
[0022]高集成度折疊式光伏陣列集成了多塊光伏組件集成板以及中間支撐結構等。
[0023]光伏組件集成板是指一種有一定規模的，易于整體安裝運輸的多塊光伏組件及其支撐結構的組合體。有一定規模才能有規模效益。因此光伏組件集成板應包含多塊光伏組件。光伏組件集成板上所有光伏組件的總面積不應小于5平米。易于整體安裝運輸才能節省人工，避免一塊一塊地安裝固定和連線。整裝整運是光伏組件集成板的一大特點。為便于集裝箱運輸，其形狀應為長條狀的板。顯然光伏組件應位于集成板的正面，以充分吸收太陽光。為了避免組件之間相互遮擋光伏組件的受光面應位于一個平面上。光伏組件背面為支撐結構，支撐結構可以有夾芯板、壓型金屬板、框架結構等多種形式。而由于光伏組件集成板包含多塊組件，有一定重量，通常人工很難抬起，需要借助叉車、起重機、裝載機之類的工具。
[0024]光伏組件集成板可以一次安裝多塊組件，是一種很有前途的產品。但由于運輸條件的限制，象集裝箱尺寸，隧道或火車車廂的尺寸都是非常有限的。而光伏組件集成板是一個整體，它的尺寸也因此受到了限制。例如20英尺普通集裝箱，其內尺寸為5.69米X 2.13米X 2.18米。而通常一塊240W的光伏組件尺寸約為1.6米X I米，如光伏組件集成板尺寸為5.6米X 2.1米，則在20英尺普通集裝箱內一塊光伏組件集成板豎直安裝光伏組件只能裝5塊240W的組件。
[0025]本發明綜合考慮了以上因素，高集成度折疊式光伏陣列的技術方案優選為:一種高集成度折疊式光伏陣列，包括至少兩塊光伏組件集成板以及至少一個中間支撐結構，中間支撐結構上固定了至少兩個鉸鏈；光伏組件集成板與中間支撐結構之間為鉸鏈連接；至少兩塊光伏組件集成板與地面接觸；光伏陣列所安裝的光伏組件總面積大于18平米。
[0026]為了能夠一次安裝更多的光伏組件，可以將多塊光伏組件集成板用鉸鏈與中間支撐結構相連接，運輸時折疊體積較小，可放置在集裝箱內，安裝時拉出集裝箱后在地面上展開。這樣即容易運輸，又大大提高了一次安裝光伏組件的數量。這將減少分別固定每塊光伏組件集成板的時間，因為中間支撐結構與光伏組件集成板已經通過鉸鏈預先固定在一起了。中間支撐結構可以有各種不同形式，這些形式包括多根連接桿、支撐板、框架結構等等。考慮到折疊后應盡量減少運輸時所占體積，中間支撐結構的厚度應該盡可能地薄一些。一物體A套在另一物體B的一部分C上，物體A的運動受到C的限制，但A可以繞C在平面內轉動，物體A與B就構成鉸鏈。鉸鏈連接是轉動副的一種具體形式。
[0027]高集成度折疊式光伏陣列包括至少兩塊光伏組件集成板，是為了更好地發揮規模效益。光伏組件如果太少太小，最極端的情況是幾塊小組件的面積之和還不如一塊1.6平米左右的240W組件，那就失去了集成板的意義，無法發揮規模效益。整個光伏陣列可由多塊光伏組件集成板和多個中間支撐結構連續折疊而成，安裝一套高集成度折疊式光伏陣列就相當于同時固定安裝多塊光伏組件集成板。顯然在條件允許的情況下陣列中的光伏組件集成板越多越好。光伏陣列所安裝的光伏組件總面積大于18平米，是考慮到普通40英尺集裝箱的內尺寸為11.8米X 2.13米X 2.18米。而通常一塊240W的光伏組件尺寸約為
1.6米X I米。則一塊光伏組件集成板面積如為11.8米X 2.1米，豎直安裝只能裝11塊240W光伏組件。即在普通40英尺集裝箱內一塊光伏組件集成板的面積一般要小于18平米。而折疊式光伏陣列至少包括兩塊光伏組件集成板。為了發揮規模效益，顯然應比單塊光伏組件集成板的面積更大一點。光伏組件集成板與地面接觸，省去了地基安裝的時間，也降低了相應的成本。光伏陣列本身重量不大，每平米光伏陣列重量一般只有數十公斤，而即使軟土地基每平米也能夠承載數噸，因此光伏陣列放在一般地面不需要地基也不會陷下去。對于光伏陣列來說，風載是主要載荷。蒙古包非常低矮抗風能力就很強，并不需要永久性的地基。平放在地面一定厚度的鐵板也不會被風吹飛，因此低矮的外形有較強的抗風能力。但平面尺寸太大的光伏組件集成板不易運輸。因此將面積較大的光伏陣列折疊是一個較好的解決方案，其展開后其低矮的外形，對抗風較為有利。對于光伏陣列來說，左右方向吹來的側風，由于和光伏組件集成板軸線平行，迎風面積很小，影響不大。對于傾斜固定安裝的光伏組件來說從前方吹來的風，對組件造成的是下壓力。而平放在地面的光伏陣列抗風壓能力遠大于抗升力能力，因此風載的影響不大。光伏陣列最怕從背后吹來的風，可使其翻倒。但折疊式光伏陣列采用中間支撐結構連接前后排光伏組件集成板。將前排集成板的后點與后排集成板的前點直接連了起來，這樣背面來風時，后點所受的上升力和前點所受的下壓力部分抵消。同時后排集成板對風的遮擋作用也使得風速有所降低。這樣前排集成板就很難翻倒了，顯著增強了抗風能力，可大大減少地基的數目。只有最后一排集成板的后點懸空，沒有與之相連的光伏組件集成板，還有可能翻倒。但這首先可以通過角度鎖定裝置固定，其次也可通過和相鄰光伏陣列相互連接的固定裝置與后排光伏陣列相連接。一般來說，角度鎖定裝置能夠承受的風載要小于后者。總之這樣的連接方式大大提升了光伏陣列的抗風能力，甚至整個光伏陣列都無需插入式的地基，提升了安裝速度，大大降低了光伏電站的成本。
[0028]優選地，在中間支撐結構與光伏集成板之間安裝有角度鎖定裝置。在光伏組件集成板與中間支撐結構之間加入角度鎖定裝置，則整個陣列展開后鎖定了光伏組件集成板與中間支撐結構的夾角，整個光伏陣列就將完全固定。眾所周知，三角形結構最穩定。光伏組件集成板和中間支撐結構構成了三角形結構的兩邊，鎖定桿就是第三條邊。如角度鎖定裝置采用鎖定桿，則比某些帶有角度鎖定功能的鉸鏈能夠承受更大的負載。這是因為鎖定桿距鉸鏈旋轉軸更遠，力臂更長，能承受更大力矩。而具體的鎖定裝置可以采用各種不同形式，這些形式包括磁力吸附、螺紋鎖緊、插銷等等。如果角度鎖定裝置采用磁力吸附鎖定裝置等快速鎖緊裝置，甚至可以做到安裝固定整個光伏陣列結構而不用擰一顆螺絲。大大提升了施工效率。門吸就是一種較常見的磁力吸附鎖定裝置。可以設計成光伏組件集成板展開到一定角度后角度鎖定裝置就自動鎖定，這和門吸固定門的原理非常類似。過去的安裝步驟非常繁瑣，先裝地基再裝支架再裝組件最后連線，要對準固定很多塊組件，擰很多顆螺絲，連很多根電纜。而角度自動鎖定和全預裝使得過去非常繁瑣的安裝步驟變成只有一步，即展開光伏組件集成板到定位自動鎖定。安裝步驟達到了極簡的程度，很難再進一步簡化了。
[0029]優選地，中間支撐結構包括至少兩根連接桿。兩根連接桿分置于兩邊，力臂比單根連接桿長得多，能承受更大扭矩。同時也比夾芯板、框架結構節省材料。如果風載荷再大，可在中間增加若干連接桿。
[0030]優選地，光伏陣列中的角度鎖定裝置包括至少一根鎖定桿。眾所周知，三角形結構最穩定。光伏組件集成板和中間支撐結構構成了三角形結構的兩邊，鎖定桿就是第三條邊。展開到定位后鎖定桿與相鄰的支撐結構鎖定，即固定了光伏組件集成板與中間支撐結構的夾角。單根鎖定桿的一端與集成板通過鉸鏈相連，另一端可通過伸縮線與中間支撐結構相連。這樣展開，伸縮線收縮，另一端就與中間支撐結構直接相連，可以通過磁力吸附等多種裝置鎖定。
[0031]優選地，光伏陣列中的角度鎖定裝置采用鉸鏈四桿機構。該鉸鏈四桿機構，折疊時，近似一條直線，運輸時體積很小；完全展開后，近似一個三角形。所有部件預先通過鉸鏈連接，展開后馬上就能承受載荷。
[0032]優選地，相鄰鎖定桿之間的展開角度小于180度，大于150度。折疊時相鄰鎖定桿之間的角度接近零度。小于180度即是不完全展開，有利于再次折疊。但角度太小對抗風載不利。
[0033]優選地，光伏陣列中前后排的鎖定桿通過鉸鏈連接。如前后排光伏組件集成板的鎖定桿通過鉸鏈連接，由于前后排的相似性，前后排的轉角一致。整個光伏陣列只需鎖定一根鎖定桿，則組件傾角即被鎖定，大大方便了應用。有利于快速折疊展開。如果每排安裝單獨的鎖定裝置，展開時自動鎖定，但再折疊時很難做到自動解鎖，那就要一個一個分別解鎖，很麻煩。同時前后排鎖定桿相連還能更有效地固定集成板。前排的中間支撐結構和后排光伏組件集成板與鎖定桿也形成了 一個小的三角形支撐結構。這樣整體結構更牢固。
[0034]優選地，光伏陣列中的角度鎖定裝置為自動鎖定。即旋轉到某一固定角度即自動鎖定。
[0035]優選地，鎖定桿位于組件下方。無論太陽入射角度如何，下方的鎖定桿都不會在組件留下陰影。
[0036]優選地，光伏陣列固定安裝有背部支撐結構。背部支撐結構可以有效支撐放在最后排的光伏組件集成板。無背部支撐結構的光伏陣列只能靠其他額外的結構如墻體、螺旋樁等支撐最后排的光伏組件集成板。
[0037]優選地，展開后的光伏陣列長度與高度之比大于2。
[0038]優選地，光伏陣列中的連接桿和鎖定桿均為空心薄壁管。空心薄壁管受力更合理，有利于節省材料費用。
[0039]優選地，光伏陣列安裝有用于和相鄰光伏陣列相互連接的固定裝置。相鄰的光伏陣列相互連接固定，可以使多個光伏陣列連成一體，整體結構更低矮，增大了抗風能力。由于相鄰風力載荷的相互抵消，使得相鄰光伏陣列之間可以減少，甚至可不使用插入式地基。大大簡化了施工，降低了成本。相互連接的固定裝置包括磁力吸附、螺釘緊固、插銷多種形式，一般用螺釘用固定比較好，即容易裝拆又比較堅固。
[0040]優選地，光伏陣列中光伏組件下方有架空層。架空層使得光伏組件和地面之間有一定空間。這樣做有許多好處，架空層可供叉車托舉運輸，離地面高可防地面積水，還可節省材料。一般來說光伏組件邊框應避免與地面直接接觸，如地面有積水,對組件可能有腐蝕作用。地面不平整，邊框受力不均勻，可能造成電池片隱裂等故障。
[0041]優選地，光伏組件集成板支撐結構下方有缺口。缺口是方便叉車之類的運輸工具插入托舉并進行運輸的。
[0042]優選地，光伏組件集成板下方安裝有墊板。通常光伏組件集成板應直接與地面接觸，這樣支撐最直接最可靠。為了防潮防腐，可加厚光伏組件集成板下方的鍍層和漆面。但如果為了進一步防潮防腐或者防止被尖銳砂石刺破，應在光伏組件集成板下方固定一個或多個墊板。光伏電站對地面的平整性有一定要求，墊板可以緩沖地面本身的不平整，還可以略微架高集成板，避免地面積水的腐蝕。同時特制的墊板使得光伏組件集成板結構的其他部分接觸地面的幾率大大降低，也就不需要那么嚴格的防腐措施。這樣也降低了不少成本。墊板也增大了接地面積，減小了對地壓強，更容易安裝在軟土、沙漠等傳統地基很難適應的場合。
[0043]優選地，光伏陣列上的多塊光伏組件集成板預先聯線。由于多塊光伏組件集成板已通過鉸鏈和中間支撐結構連成一體。因此多塊光伏組件集成板可以預先聯線，從而大大縮短手工連接電纜的時間。
[0044]優選地，連接桿和鎖定桿內預先穿入了連接電纜。
[0045]優選地，光伏組件集成板背后安裝了匯流箱。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線，簡化了安裝。
[0046]優選地，光伏組件集成板背后安裝了逆變器。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線，簡化了安裝。
[0047]優選地，光伏組件集成板背后安裝了優化器、光伏組件功率檢測裝置。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線，簡化了安裝。
[0048]優選地，光伏組件集成板背后安裝了插座、開關。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線，簡化了安裝。
[0049]優選地，光伏陣列預先連接了電纜和插頭。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線。連接了電纜后，使得多個光伏陣列的電纜相互連接時，不必另外找電纜和插頭。只要把光伏陣列中電纜上的插頭插到相鄰光伏陣列的插座上即可，大大簡化了安裝。
[0050]這樣折疊式光伏陣列幾乎集成了所有相關的零部件，可以給客戶提供一站式整體解決方案，甚至可以做到即裝即插即用。由于背面支撐結構受到的限制較小可以預留較大的空間，將這些元件安裝在背面支撐結構較為有利。
[0051]本發明的有益技術效果是:1、提升了安裝速度，簡化了供應鏈。傳統光伏電站開發流程非常繁瑣。需要找EPC總承包商(設計采購施工)建設施工，EPC再分別選購安裝地基、支架、組件、逆變器、匯流器等等各種機械電氣零件。而高集成度折疊式光伏陣列包括了多塊光伏組件集成板。也就是說一次可安裝多塊光伏組件集成板。安裝最簡單僅需要一個步驟，光伏陣列展開到鎖定位置即可，從而大大節省了時間。與過去先裝地基再裝支架再裝組件最后連線這樣非常繁瑣的安裝步驟相比，可以說安裝過程達到了極簡。制造商通過集裝箱運給客戶的已經是完成品，而不一定非要通過EPC等中間商，大大簡化了供應鏈，提高了產品的附加值，具有極大的經濟價值。
[0052]2、安裝拆卸時間的縮短使新的商業模式成為可能。例如可以出租光伏陣列、買賣二手光伏陣列等等。如遇不可抗因素無法收到合理的電費，光伏陣列可以整體拆走，大大減小了投資方的風險。而過去的光伏陣列安裝后是很難移動的，拆走重新安裝的成本甚至可能比光伏組件本身還貴。買賣二手光伏陣列還可以促進光伏陣列從高電價地區向低電價地區流轉，從而大大推動了光伏發電的普及。
[0053]3、高集成度折疊式光伏陣列幾乎可以集成所有相關的零部件，包括地基、支架、電纜、光伏組件、逆變器、匯流箱、優化器、光伏組件功率檢測裝置、插頭插座等等。甚至可以做到即插即用。由于光伏組件集成板本身直接觸地面，減少了中間環節，從而大大提高了安裝速度，節省了材料費用。低矮的外形大大提高抗風能力，在某些情況下可以完全省略地基。這是其他技術比較難做到的。更高的集成度提高了安裝速度，這不但有利于減少安裝成本，也可以減少地理氣候條件對施工的不利影響。在冬天積雪的條件下也可以施工，在軟土或者凍土地帶也可以安裝。
[0054]4、安裝拆卸時間的縮短大大降低了人工成本。拆卸時間的縮短也有利于組件的回收再利用。
[0055]5、由于拆裝方便，可用于臨時場地，對地面的影響小，而且是可逆的。拆過后地面恢復原狀。因此可以用于休耕地等特殊場地，大大擴充了其應用范圍。同時也可大大簡化申批手續。
[0056]6、壽命長。雖然拆裝都非常迅速，適用于應急場合。但光伏組件集成板與支撐結構連成一體，結構整體性好，三角形結構受力合理。能夠長期承受風吹日曬雨淋，壽命可達十年以上，遠遠超過其他具有快速安裝功能的光伏系統。同樣適用于光伏電站等長期應用場合。
[0057]總之，高集成度可折疊光伏陣列的快速安裝部署能力不但可以降低成本，也大大擴充其應用范圍。考慮到太陽能的行業飛速發展后的龐大規模，其經濟效益和社會效益都是很聞的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]圖1為本發明實施例1展開后的立體結構示意圖。
[0059]圖2為本發明實施例1展開后的主視圖。
[0060]圖3為本發明實施例1展開后的俯視圖。
[0061]圖4為本發明實施例1的俯視圖的B處局部放大視圖。
[0062]圖5為本發明實施例1展開后的的側視圖。
[0063]圖6為本發明實施例1的側視圖的C處局部放大視圖。
[0064]圖7為本發明實施例1折疊后的立體結構示意圖。
[0065]圖8為本發明實施例1折疊后的后視圖。
[0066]圖9為本發明實施例1折疊后的俯視圖。
圖10為本發明實施例1折疊后的的側視圖。
[0067]圖11為本發明實施例1折疊到一半位置時的立體結構示意圖。
[0068]圖12為本發明實施例1的兩組光伏陣列前后相連的示意圖。
[0069]圖中:1、光伏組件集成板；10、光伏組件；11、集成板框架；13、墊板；14、缺口 ；16、鎖定鉸鏈；2、中間支撐結構；21、連接桿；22、中間支撐結構鉸鏈；25、中間支撐結構鉸鏈；26、鎖定鉸鏈；28、連接桿；3、角度鎖定裝置；31、鎖定桿；32、鎖定鉸鏈；33、鎖定桿；34、鎖定鉸鏈；35、鎖定桿；36、鎖定鉸鏈；37、鎖定桿；38、磁鐵支架；39、磁鐵；4、背面支撐結構；41、背面支撐桿；42、背面支撐結構鉸鏈；43、墊板；46、鎖定鉸鏈；5、光伏組件集成板；50、光伏組件；51、集成板框架；54、缺口 ；56、鎖定鉸鏈；8、附件；81、匯流箱；82、逆變器；83、插頭；84、電纜；86、優化器；9、固定裝置；91、雙聯鉸鏈；92、固定板；
本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0070]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0071]具體實施例如圖1至圖12所示。本發明提供了一種高集成度折疊式光伏陣列，包括至少兩塊光伏組件集成板以及至少一個中間支撐結構；中間支撐結構上固定了至少兩個鉸鏈；光伏組件集成板與中間支撐結構之間分別通過鉸鏈連接；至少兩塊光伏組件集成板與地面接觸。
[0072]圖1為本發明的實施例1展開后的立體結構示意圖。圖2為本發明實施例1展開后的主視圖。圖3為本發明實施例1展開后的俯視圖。圖4為本發明實施例1的俯視圖的B處局部放大視圖。圖5為本發明實施例1展開后的的側視圖。圖6為本發明實施例1的側視圖的C處局部放大視圖。
[0073]參照圖1、2、3、4、5、6，光伏陣列包括了前排的光伏組件集成板I和后排的光伏組件集成板5以及中間支撐結構2以及背面支撐結構4。在光伏組件集成板與各支撐結構之間安裝有角度鎖定裝置3。在背面支撐結構4上固定了附件8。在角度鎖定裝置3的末端安裝了用于和相鄰光伏陣列相互連接的固定裝置9。
[0074]前排的光伏組件集成板I包括光伏組件10、集成板框架11、墊板13等，集成板框架11上還固定了鎖定鉸鏈16，集成板框架下方還有缺口 14。后排的光伏組件集成板5包括光伏組件50、集成板框架51等等。集成板框架11上還固定了鎖定鉸鏈56，集成板框架下方還有缺口 54。缺口是方便叉車之類的運輸工具插入托舉并進行運輸的。光伏組件集成板通過墊板直接與地面接觸，這樣支撐最直接最可靠。墊板可緩沖地面本身的不平整，還可以略微架高集成板，避免地面積水的腐蝕。墊板也增大了接地面積，減小了對地壓強，更容易安裝在軟土、沙漠等傳統地基很難適應的場合。
[0075]從圖1中可以看出，光伏陣列中光伏組件下方有架空層。架空層使得光伏組件和地面之間有一定空間。這樣做有許多好處，架空層也可供叉車托舉運輸，離地面高可防地面積水，還可節省材料。一般來說光伏組件邊框應避免與地面直接接觸，地面如有積水，對組件可能有腐蝕作用。地面不平整，邊框受力不均勻，可能造成電池片隱裂等故障。
[0076]優選地，中間支撐結構包括至少兩根連接桿。從圖3中可以看出連接桿21和連接桿28分置于兩邊，力臂比單根連接桿長得多，能承受更大扭矩。同時也比夾芯板、框架結構節省材料。如果風載荷再大，可在中間增加若干連接桿。在圖3中可看出，中間有一連接桿。中間支撐結構2包括了連接桿和鉸鏈22、鉸鏈25。前排的光伏組件集成板I通過鉸鏈22與中間支撐結構2相連接，后排的光伏組件集成板5通過鉸鏈25與中間支撐結構2相連接。光伏陣列最怕從背后吹來的風，可使其翻倒。折疊式光伏陣列采用中間支撐結構2連接前后排光伏組件集成板。將前排組件的后點與后排組件的前點直接連了起來，這樣背面來風時，后點所受的上升力和前點所受的下壓力部分抵消。這樣前排組件就很難翻倒了，顯著增強了抗風能力。
[0077]從圖5中可以看出，角度鎖定裝置3包括了鎖定桿31、鎖定桿33、鎖定桿35、鎖定桿37等。
[0078]優選地，鎖定桿均位于組件下方。無論太陽入射角度如何，位于下方的鎖定桿都不會在組件留下陰影。
[0079]四個鎖定桿之間通過鎖定鉸鏈32、鎖定鉸鏈34、鎖定鉸鏈36互相連接。即前后排的鎖定桿之間通過鉸鏈連接。由于前后排的相似性，前后排的轉角一致。展開后中間支撐結構2和后排的光伏組件集成板5與鎖定桿33、鎖定桿35也形成了一個小的三角形支撐結構。這樣整體結構更牢固。
[0080]四個鎖定桿與光伏組件集成板1、光伏組件集成板5和中間支撐結構2、背面支撐結構4之間分別通過鎖定鉸鏈16、鎖定鉸鏈56、鎖定鉸鏈26、鎖定鉸鏈46相連接。
[0081]優選地，光伏陣列中的角度鎖定裝置為自動鎖定。即旋轉到某一固定角度即自動鎖定。本實施例中采用了磁力吸附鎖定裝置，包括磁鐵支架38、磁鐵39。從圖6中可以看出，展開后磁鐵39將與鎖定桿37吸附在一起。當兩者吸附在一起時，鎖定桿35和鎖定桿37就被固定，光伏組件集成板5和背面支撐結構4與兩個鎖定桿就構成一個近似的三角形。整個陣列也就被固定了。為清楚展示鎖定裝置的具體結構，磁鐵39距離鎖定桿37仍有一很小的間隙。
[0082]優選地，光伏陣列固定安裝有背部支撐結構4。背部支撐結構4可以有效支撐放在最后排的光伏組件集成板5。無背部支撐結構的光伏陣列只能靠其他額外結構如墻體、螺旋樁等支撐最后排的光伏組件集成板。
[0083]圖7為本發明的實施例1折疊后的立體結構示意圖。圖8為本發明實施例1折疊后的后視圖。圖9為本發明實施例1折置后的俯視圖。圖10為本發明實施例1折置后的的側視圖。為了清晰展示具體的機械結構，上述四圖中僅僅安裝了了一塊光伏組件，其余組件沒有安裝。圖11為本發明的實施例1折疊到一半位置時的立體結構示意圖。圖12為本發明實施例1的兩組光伏陣列前后相連的示意圖。
[0084]從側視圖圖10可以看出，折疊后光伏陣列所占體積與展開時相比大大減小，這樣就降低了運輸成本。
[0085]從圖1、圖5、圖7、圖10、圖11可以看出，光伏組件集成板I與中間支撐結構2之間連接了鎖定桿32和鎖定桿34。四者構成一個鉸鏈四桿機構。該鉸鏈四桿機構，折疊時，近似一條直線，運輸時體積很小；展開后，近似一個三角形。眾所周知，三角形結構最穩定。展開時光伏組件集成板I和中間支撐結構2構成了三角形結構的兩邊，鎖定桿32和鎖定桿34就構成了第三條邊。光伏陣列展開后如鎖定桿32和鎖定桿34之間的角度被鎖定，則光伏組件集成板與中間支撐結構之間的夾角也被鎖定，整個光伏陣列也就被固定了。所有部件均通過鉸鏈連接，展開后馬上就能承受載荷。鎖定桿的承載能力要遠遠強于某些帶有角度鎖定功能的鉸鏈。
[0086]優選地，光伏陣列安裝有用于和相鄰光伏陣列相互連接的固定裝置9。從圖4、圖
6、圖12中可以看出，雙聯鉸鏈91其中之一與前排光伏陣列連接，另一鉸鏈可與后排光伏陣列連接。固定板92上有螺釘孔，因此雙聯鉸鏈91可以通過旋入固定板的螺釘固定。相鄰的光伏陣列通過固定裝置9相互連接固定，可以使多個光伏陣列連成一體，前后間距與整體高度之比更大，整體結構更低矮，增大了抗風能力。由于相鄰風力載荷的相互抵消，使得相鄰光伏陣列之間可以減少，甚至可不使用插入式地基。大大簡化了施工，降低了成本。
[0087]從后視圖圖8可以看出，背面支撐結構4上固定了附件8。附件8可包括多種與光伏陣列連接的電氣元件。
[0088]優選地，光伏組件集成板背后安裝了匯流箱81和逆變器82。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線，簡化了安裝。
[0089]優選地，光伏組件集成板背后安裝了優化器86。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線，簡化了安裝。
[0090]優選地，光伏組件集成板背后安裝了插座、開關。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線，簡化了安裝。
[0091]優選地，光伏陣列預先連接了電纜84和插頭83。集成了這些部件，可以減少相互之間的連線。連接了電纜后，使得多個光伏陣列的電纜相互連接時，不必另外找電纜和插頭。只要把光伏陣列中電纜上的插頭插到相鄰光伏陣列的插座上即可，大大簡化了安裝。
[0092]總之，高集成度折疊式光伏陣列幾乎可以集成所有相關的零部件，包括地基、支架、電纜、光伏組件、逆變器、匯流箱、優化器、插頭插座等等。甚至可以做到即插即用。更高的集成度將有利于提高安裝速度，減少安裝成本。
[0093]以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種高集成度折疊式光伏陣列，包括至少兩塊光伏組件集成板以及至少一個中間支撐結構，其特征在于:中間支撐結構上固定了至少兩個鉸鏈；光伏組件集成板與中間支撐結構之間分別通過鉸鏈連接；至少兩塊光伏組件集成板與地面接觸；光伏陣列上所有的光伏組件總面積大于18平米。
2.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于，在中間支撐結構與光伏組件集成板之間安裝有角度鎖定裝置。
3.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于，所述中間支撐結構包括至少兩根連接桿。
4.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于，所述光伏陣列安裝有背部支撐結構。
5.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于，所述光伏組件集成板下方安裝有墊板。
6.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于，所述光伏陣列安裝有用于和相鄰光伏陣列相互連接的固定裝置。
7.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于，所述光伏陣列上的各塊光伏組件集成板預先聯線。
8.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于:所述光伏組件集成板的背后安裝了匯流箱。
9.根據權利要求1所述的光伏陣列，其特征在于，所述光伏組件下方有架空層。
10.根據權利要求2所述的角度鎖定裝置，其特征在于，角度鎖定裝置包含至少一根鎖定桿。
【文檔編號】H02S30/20GK103474491SQ201310378344
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】孫濤 申請人:孫濤