[发明专利]优化桁架基础、用于优化的桁架基础的适配器以及相关的系统和方法

说明书

用于单轴跟踪器的A形框架桁架基础系统，该跟踪器具有适度倾斜的支腿，可将横向载荷转换为拉伸和压缩，而不会显著增加横向载荷力的大小，同时优化了材料的使用。多个这样的桁架基础系统连续安装以支撑单轴太阳能跟踪器的扭矩管。适配器接合相邻上部支腿的端部，并以大于35度到至多70度的角将桁架支腿分开。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下美国临时专利申请的优先权：于2018年10月12日提交的美国临时专利申请第62/745,188号，标题为“OPTIMIZED A-FRAME FOUNDATIONS FOR AXIAL SOLARARRAYS AND RELATED SYSTEMS AND METHODS(轴向太阳能阵列的A形框架基础及相关系统和方法)”，以及于2019年5月15日提交的美国临时专利申请第16/413,551号，标题为“OPTIMIZED TRUSS FOUNDATIONS,ADAPTERS FOR OPTIMIZED TRUSS FOUNDATIONS,ANDRELATED SYSTEMS AND METHODS(优化的桁架基础、用于优化的桁架基础的适配器以及相关的系统和方法)”，这些申请的全部内容通过引用合并于本文。

背景技术

太阳能是地球上最大的潜在能源之一。在大气上方，单位面积的太阳辐照度为1.361千瓦/平方米。在海平面上，可用能量密度降低到每平方米250瓦。使用二维模型近似地球，250瓦特/平方米*π*6,371,000平方米产生约32,000terra(万亿)瓦特的能量，不断撞击地球表面。假设太阳继续燃烧并发射光子达十亿年，人类生命的生存最终将取决于对这种本质上无限的清洁能源的利用。

迄今为止，广泛采用太阳能的主要障碍是成本。与其他能源不同，太阳能成本是最重要的，而运营成本却相对较低。基于化石燃料的能源需要前期成本以及消耗燃料产生的即付即用成本。不幸的是，并非所有的持续成本都反映在化石燃料来源产生的能源价格中。这些“脏”的能源因二氧化碳排放而产生了巨大的外部成本，在没有碳税的情况下，这些成本并未反映在成本中。除了这种成本优势之外，即使在太阳能潜力最大的州，根深蒂固的公用事业公司和化石燃料生产商也有效游说阻碍了太阳能的发展。

尽管有这些不利因素，但是太阳能的成本现在已经下降到足够低的程度，以至于即使与能量储存相结合，太阳能也等价于或廉价于煤炭、石油甚至天然气所产生的电力。在电力市场中，竞争性能源之间的相对成本差异是根据单位成本(通常是千瓦时(kWh))进行量化的。大型太阳能电池阵列，即所谓的“公用事业规模”阵列，可能具有数十兆瓦至数百兆瓦的发电能力，使其与小型燃煤和天然气发电厂的规模相同。这些阵列产生的电力被馈入电网，并以每千瓦时几美分的批发价格出售。

公用事业规模的太阳能项目的开发通常由购电协议(PPA)资助。对于PPA，承租人(例如公用事业公司、电网运营商等)同意以固定费率购买系统产生的所有电力，以维持阵列的使用寿命(例如30年)。这使银行或其他投资者能够准确地评估未来的收入流，并向其借贷以资助阵列的建设。

公用事业规模的太阳能发电厂主要配置为固定倾斜的地面安装阵列或单轴跟踪器。固定倾斜的阵列以东西取向面板排排列，向南倾斜，倾斜角度取决于阵列位置的纬度-距赤道越远，倾斜角度越陡。相比之下，单轴跟踪器安装在南北排中，太阳能电池板连接到称为扭矩管的旋转轴线上，该扭矩管在每天时间进程中将面板从朝东的取向移动到朝西的取向，跟随太阳在天空中的前进。为了本公开的目的，固定倾斜跟踪器和单轴跟踪器两者统称为轴向太阳能电池阵列。