关于用于光伏屋顶的可调支架的技术探讨

关于用于光伏屋顶的可调支架的技术探
讨
摘要
光伏发电系统是指利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成
电能的发电系统。

光伏支架是光伏发电系统的骨骼，对光伏电池板起到固定的作用。

但传统的光伏支架一般采用固定式安装，特别是在户用光伏领域，基本都采
用固定式安装，安装后很难改变支架夹角。

虽然出现了很多可以调节光伏组件倾
角的光伏支架，但是对于面积较大的光伏系统来说，通常针对分组设置的光伏组
件对应设置多个调节支架，并且每个调节支架单独进行调节，调节起来相当麻烦。

现设计了一种用于光伏屋顶的可调支架，使用可调支架，解决了上述问题。

本文
从多角度介绍了这种装置。

关键词：光伏屋顶可调支架同步快速调节
前言
屋顶光伏是最贴近百姓生活的新能源利用形式之一。

屋顶光伏发电又叫屋顶
太阳能光伏发电，是一种光生伏打系统，其具有它的电产生的太阳能电池板安装
在住宅或商业建筑或结构的屋顶。

这种系统的各种组件包括光伏模块、安装系统、电缆、太阳能逆变器和其他电气附件。

传统的光伏支架一般采用固定式安装，特别是在户用光伏领域，基本都采用
固定式安装，安装后很难改变支架夹角。

当然，随着技术的发展，也出现了很多
可以调节光伏组件倾角的光伏支架，但是对于面积较大的光伏系统来说，通常针
对分组设置的光伏组件对应设置多个调节支架，并且每个调节支架单独进行调节，调节起来相当麻烦。

针对现有技术中的不足，则需设计一种用于光伏屋顶的可调
支架，以实现所有光伏组件倾斜角度的同步调节，并且提升调节的稳定性。

1光伏发电的应用场景
在能源的需求日益上升，“无污染、无辐射、能赚钱”的绿色能源——光伏
已经在世界各地掀起一阵光伏应用热潮。

1.1光伏城市
城市越来越繁荣，基础设施、公共设施也越来越人性化。

然而，完善的基础
设施建设除了需要大量的资金支持外，还需要投入大量人力、物力对设备进行后
期维护。

如果能合理利用光伏，城市生活会变得更美好，同时还能达到节约能源
的目的。

光伏发电的优点在于一方面不仅能为城市提供清洁能源，还能减少城市污染
和能源消耗，另一方面，光伏的大范围使用也能使得城市的效率实现大幅度的提升，如光伏公交站、光伏车棚、光伏公交等。

1.2光伏屋顶
屋顶空余面积大，用电量大，自用电费高等特点同样让工商业屋顶光伏电站
具备了天然的安装优势。

主要应用方式为自发自用，可以降低国家指标和补贴的
影响。

尤其是那些光照好、用电量大、产权清晰、屋顶结构优质、用电价格高的
工商业建筑物受到了众多光伏投资企业的喜爱。

比如:能环宝在山东运维的阳光
12号屋顶分布式光伏发电项目，装机容量7000KW，预计每块电池板最低年发电
量可达489度。

从长远看，每兆瓦每年能为企业节省一大笔费用。

1.3光伏建筑
用光伏组件来做外墙或代替玻璃幕墙，既能起到美观、保护墙体、节约外墙
材料的作用，同时也能发电，高效利用，节约能源。

1.4光伏围墙
用双面组件来做围墙，既能起到围墙的作用，同时也能发电，高效利用土地，节约能源，德国的高速公路围挡已经在实践了，相信很快会在中国流行起来。

1.5光伏公路
2017年中国首条光伏高速公路在山东通车，车行、发电两不误，跑在光伏路面的充电汽车摆脱了充电的困扰。

所有的智能都需要依靠电力，而光伏正是提供电力的最佳解决方案，随着科技的进步，或许一个工厂的人员配置不会超过三人，人工智能代替人脑决策，加上全自动化的机械手段，只要提供一个想法，就能得到实现，而光伏也正是这所有一切的基石。

2光伏行业的发展现状
我国坚持积极稳妥推进绿色低碳转型。

深入推进能源领域碳达峰工作，加快构建新型电力系统，大力发展非化石能源，夯实新能源安全可靠替代基础，加强煤炭清洁高效利用，重点控制化石能源消费，扎实推进能源结构调整优化。

我国光伏行业已进入全面平价时代，国家政策和资金扶持力度逐渐加大，行业势头稳中向好；
上游硅料短期内供不应求，短期内仍将保持超额利润，但价格下滑将成为长期趋势，因此通过薄片化等技术革新达到降本增效仍是企业未来发展方向；N型电池优势愈发明显，而TOPCon和HJT技术将成为最近几年产业投资和市场关注的重点；2021年分布式光伏电站占比首超集中式，但随着大基地开发模式，集中式电站也将迎来一波热潮；同时，下游企业应重点关注光伏智能化领域。

3技术方案
用于光伏屋顶的可调支架，设于屋顶平台4上，包括设于至少两排光伏组件100下方的抬高支架3，抬高支架3上设有至少两个调节支架1，每个调节支架1对应一排光伏组件100设置、用于调节对应排光伏组件100倾角。

每个调节支架1对应设置一排千斤顶13，每排千斤顶13包括沿光伏组件横向延伸方向间隔分布的至少两个千斤顶13，且每个调节支架1设置的所有千斤顶13均由传动杆14传动连接，以实现每排光伏组件100倾角的同步调节。

传动机21为蜗轮蜗杆
传动机，并且，其中的蜗杆与传动连杆23连接，蜗轮与传动杆14的一端连接。

即蜗杆转动，带动蜗轮传动，蜗轮带动传动连杆转动。

蜗轮连接有蜗轮轴，
所述传动杆14的端部与蜗轮轴之间设有万向传动轴22，传动机21设于传动支架24上，传动支架24固定在屋顶平台4上，调节支架1还包括沿纵向间隔设置的
至少两根横梁11以及沿横向间隔的至少两根纵梁12，无论横梁和纵梁的数量如
何设置，所有的纵梁12和横梁11垂直交叉并连接为一个稳定可靠的一体结构，
再将所述光伏组件100固定于横梁11上，抬高支架3的具体结构包括沿横向并
排设置的若干斜梁32，斜梁沿纵向倾斜设置，所述斜梁32沿前后方向连接有至
少两根立柱31，所述立柱31的底部设有支撑脚311。

支撑脚包括竖向套筒以及
设于竖向套筒底部的支撑板，竖向套筒可以和立柱31本体嵌套并采用螺丝固定，支撑板通过地脚螺栓固定在屋顶平台4上，形成稳固可靠的支撑结构。

调节支架
的纵梁与千斤顶连接，具体是纵梁的上端与千斤顶连接。

纵梁的下端通过铰接件
铰接于斜梁上，作为调节支架和光伏组件转动的支点。

纵梁上设有上铰接支座121，斜梁上设有下铰接支座321，千斤顶的上侧和下侧对应设有与上铰接支座
121和下铰接支座321连接的铰接件。

至少两根立柱31沿着纵向由前向后逐渐增高。

4光伏组件优势
（1）调节支架1可以调节光伏组件的倾斜角度，因此，针对不同季节、不
同纬度进行倾角调节，来达到每个季度的最佳发电倾角，从而提高发电量。

（2）所有千斤顶均可以实现联动，从而实现各排光伏组件倾斜角度的同步
调节。

与每排光伏组件设置单个千斤顶相比，调节更加平稳，并且由于是千斤顶
直接驱动光伏组件进行倾角调节，千斤顶技术较为成熟，不仅调节可靠，而且可
以快速调节。

（3）采用了蜗轮蜗杆传动机，利用了蜗轮蜗杆传动机的一系列优点： 1)可
以得到很大的传动比；2)承载能力大于常规传动机构；3)蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小；4)具有自锁性。

当蜗杆的导程角
小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能蜗
杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。

（4)万向传动轴的两端均连接有万向节，分别与蜗轮轴和传动杆连接。

因此，可以降低对传动机和千斤顶安装精度的要求，从而方便安装，降低安装成本。

(5)斜梁形成向南的倾角，抬高后排光伏组件距离屋顶平台的高度。

减少了
前排光伏组件最高点和后排光伏组件最低点的高差，降低阴影对光伏组件发电量
和寿命的影响。

在同样大小的屋顶平台，同样太阳高度角的情况下，可以安装更
多的光伏组件。

结语
我国在“碳中和”成为全球命题的背景下，于2021年开启双碳元年。

自21
世纪初至今，我国的光伏行业共经历了起步、发展、衰退、回暖四个阶段后，进
入了稳步增长期，目前已成为了光伏发电新增装机容量世界排名第一的国家。

我国光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展。

未来光伏产业下游多元应用领域和智能化发展前景广阔。

为助力碳达峰、碳中和，未来，在促进分布式光伏建设的进程中，央企和地方国企将发挥重要作用。

9参考文献
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