柔性農業光伏發電系統的製作方法

2023-06-05 00:43:26

本實用新型涉及光伏技術領域，特別是涉及一種柔性農業光伏發電系統。

背景技術：

光伏發電系統是一種將太陽能轉化為電能的發電系統。光伏發電系統經常建立在農田等較空曠的區域。近年來，人們開發了光伏農業大棚，將光伏發電裝置安裝在農業大棚上，以節省土地資源。

傳統光伏農業大棚的支架通常採用鋼梁、鋼柱等剛性材料，施工過程繁瑣且對建造場址要求高，因為剛性支架結構的限制，大棚支架較矮，農用機械設備無法進出，影響農作物的生產效率。傳統的農業光伏系統通常採用漫灌式灌溉種植的農作物，需要挖設溝渠，施工過程複雜且浪費水資源。此外，光伏組件表面容易沉積灰塵，灰塵沉積過多會影響光伏組件的光電轉換效率，而且夏天光伏組件溫度升高，導致系統電壓降低，影響系統發電效率、降低發電量。

技術實現要素：

基於此，有必要針對傳統農業光伏系統存在的施工過程複雜、局限性大且發電量低的問題，提供一種柔性農業光伏發電系統。

一種柔性農業光伏發電系統，包括支撐架、柔性支架、光伏組件、微噴水管、固定件、水泵和儲能裝置，支撐架包括多排立柱和多個支撐梁，每排立柱的頂部均架設有支撐梁，柔性支架的兩端分別與相鄰的支撐梁連接，光伏組件與柔性支架連接，微噴水管通過固定件與支撐梁連接，且柔性支架與微噴水管交替設置於支撐梁上，水泵與微噴水管連接，儲能裝置分別與光伏組件和水泵電連接。

上述柔性農業光伏發電系統，多組立柱和多個支撐梁組成光伏發電系統的支撐架，柔性支架架設在相鄰的支撐梁之間，光伏組件安裝在柔性支架上。柔性支架對施工產地的要求較低，能夠適用於各種複雜地形。此外，柔性支架的 自由度較高，便於安裝，可以使立柱架設較高，大型農機設備均可進出，不會影響作物的生產效率。光伏組件之間布設有微噴水管，可以解決作物的灌溉問題，不需要挖設溝渠，微噴水管的水壓可以根據需要進行調節，也可對光伏組件表面進行清洗，並且能夠降低組件的溫度，提升系統的電壓，從而提高系統的整體發電效率和發電量。因此，上述柔性農業光伏發電系統具有便於施工安裝、場地適應性強、節省水資源和發電量高的有益效果。

在其中一個實施例中，水泵為光伏水泵。

在其中一個實施例中，固定件包括第一固定部、第二固定部、支撐部和鎖緊件，支撐部的兩端分別與第一固定部和第二固定部連接，第一固定部與第二固定部的端部均開設有螺紋孔，鎖緊件上開設有與螺紋孔配合的外螺紋，支撐梁上開設有通孔，微噴水管放置於支撐梁與支撐部之間，鎖緊件穿過通孔與第一固定部和第二固定部連接。

在其中一個實施例中，固定件包括第一固定部、第二固定部、支撐部和螺釘，支撐梁上開設有與螺釘配合的螺紋孔，第一固定部和第二固定部上均設置有連接部，連接部上開設有通孔，微噴水管放置於支撐梁與支撐部之間，螺釘穿過通孔插入螺紋孔後，將固定件固定於支撐梁上。

在其中一個實施例中，微噴水管上開設有多個微噴水孔。

在其中一個實施例中，光伏組件為雙玻雙面光伏組件。

在其中一個實施例中，還包括雙凹透鏡，雙凹透鏡與柔性支架連接，光伏組件與雙凹透鏡交替設置於柔性支架上。

在其中一個實施例中，還包括扣件，光伏組件與雙凹透鏡均通過扣件與柔性支架連接。

在其中一個實施例中，光伏組件為雙玻雙面光伏組件。

在其中一個實施例中，還包括雙凹透鏡，雙凹透鏡與柔性支架連接，光伏組件與雙凹透鏡交替設置於柔性支架上。

在其中一個實施例中，還包括風力發電機，風力發電機安裝於立柱上，風力發電機與儲能裝置電連接。

在其中一個實施例中，還包括殺蟲燈，殺蟲燈與支撐梁連接，且殺蟲燈與 儲能裝置連接。

附圖說明

圖1為一個實施例中柔性農業光伏發電系統的結構俯視圖；

圖2為圖1所示的柔性農業光伏發電系統的結構主視圖；

圖3為圖1所示的柔性農業光伏發電系統的結構側視圖；

圖4為一個實施例中固定件的結構示意圖；

圖5為另一個實施例中固定件的結構示意圖。

附圖標記：10、支撐架；20、柔性支架；30、光伏組件；40、微噴水管；50、水泵；60、儲能裝置；70、風力發電機；80、殺蟲燈；90、補光燈；101、立柱；102、支撐梁；400、固定件；410、第一固定部；420、第二固定部；430、支撐部。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

請同時參閱圖1至圖3，一實施方式的柔性農業光伏發電系統包括支撐架10、柔性支架20、光伏組件30、微噴水管40、固定件400、水泵50和儲能裝置60，支撐架10包括多排立柱101和多個支撐梁102，每排立柱101的頂部均架設有支撐梁102，柔性支架20的兩端分別與相鄰的支撐梁102連接，光伏組件30與柔性支架20連接，微噴水管40通過固定件400與支撐梁102連接，且柔性支架20與微噴水管40交替設置於支撐梁102上，水泵50與微噴水管40連接，儲能裝置60分別與光伏組件30和水泵50電連接。

如圖1至圖3所示，支撐架10包括多排立柱101和多個支撐梁102，各排立柱101之間等間距平行設置，且每一排中的各立柱101之間等間距設置，各 排立柱101之間的距離等於柔性支架20的長度，多個支撐梁102與對應的每一排中的各立柱101連接。相鄰兩排的支撐梁102之間設置有多個柔性支架20，每個柔性支架20的兩端分別與相鄰兩排的支撐梁102連接，柔性支架20之間等間距平行設置。

具體的，支撐梁102與立柱101焊接連接，支撐梁102可以是一根長度與一排立柱101總體長度相同的長支撐梁102，也可以是多根長度與每一排中的相鄰立柱101之間間距相同的短支撐梁102。當支撐梁102採用長支撐梁102時，安裝支架時將支撐梁102與每個立柱101焊接連接即可。當支撐梁102採用短支撐梁102時，安裝支架時先將兩個支撐梁102焊接連接，再與立柱101焊接。

在另一個實施例中，光伏發電系統還包括緊固件，柔性支架20通過緊固件與支撐梁102連接。具體的，緊固件為螺釘，支撐梁102上和柔性支架20的兩端開設有螺紋孔，螺釘穿過柔性支架20上和支撐梁102上的螺紋孔使鋼絲索與支撐梁102牢固連接。需要說明的是，緊固件並不限於螺釘，只要能使柔性支架20與支撐梁102牢固連接即可。

在一個實施例中，柔性支架20為鋼絲索，鋼絲索具有較好的載重能力和柔性自由度。但需要說明的是，柔性支架20並不限於本實施例中的鋼絲索，也可以是其他柔性材料。採用柔性支架20代替傳統的剛性支架，可以節省材料的成本。柔性支架20對施工場地的要求相較於剛性之間來說比較低，能夠應用的場地比較寬泛，可以適用於各種複雜地形。採用柔性支架20可以使立柱101設置較高，立柱101之間的間距跨度較大，從而使立柱101的數量減少，減少對土地的破壞性。

在一個實施例中，立柱101的高度為8米以上，立柱101的橫向間距與縱向間距為15米以上。其中，支架的橫向間距為各排立柱101之間的間距，與柔性支架20的長度相同，支架的縱向間距為每排中各立柱101之間的間距。優選的，立柱101的高度在8至15米之間，橫向間距和縱向間距在15至20米之間。因為立柱101的高度設置的較高，可以使柔性支架20下方的空間得到充分利用，可以供大型農業機具進入柔性農業光伏發電系統，不影響農業機具的機械作業，保證生產效率。

光伏組件30的數量為多個，多個光伏組件30形成光伏組件30陣列安裝在柔性支架20上。光伏組件30是系統的發電裝置，光伏組件30可以併網運行也可以獨立發電。當光伏組件30併網運行時，光伏組件30與電網連接，其發出來的電經過逆變升壓輸送到電網上。具體的，儲能裝置80可以是蓄電池，蓄電池可以採用鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池等。

在一個實施例中，光伏組件30為雙玻雙面光伏組件。光伏組件30的正面和背面均採用太陽能光伏材料，雙面都可接收太陽光的照射，提升組件接收光照的面積。在光線直射的一面，雙玻雙面光伏組件接收光照將光能轉換成電能，同時，雙玻雙面光伏組件具有較好的弱光效應，在光照無法直射的一面，可以利用散射光進行發電，組件背面的發電效果相當於組件正面的20％至30％，即相較於單面的光伏組件30來說，雙玻雙面光伏組件可以使系統整體的發電量可以提高20％至30％。具體的，雙玻雙面光伏組件採用晶矽太陽能電池組件，晶矽太陽能電池組件安裝在支架上，不需要單獨佔用土地，節約了土地資源。

在一個實施例中，上述柔性農業光伏發電系統還包括雙凹透鏡，雙凹透鏡與柔性支架20連接，光伏組件30與雙凹透鏡交替設置於柔性支架20上。具體的，雙凹透鏡可以採用聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)等塑膠材料，塑膠材料的重量較輕，可以降低柔性支架20的承載，從而降低系統支架的載重，降低材料的使用量和成本。但需要說明的是，雙凹透鏡也可以採用其他材料，並不限於本實施例。

在一個實施例中，光伏組件30與雙凹透鏡均通過扣件與柔性支架20連接，採用扣件連接可以避免在柔性支架20上打孔精度不夠而影響整體的安裝情況。

雙凹透鏡的正反兩面均為球面，且透鏡的中間薄於兩側。雙凹透鏡的正反兩面都能對光進行折射，從而增大光照的折射範圍。一方面，雙凹透鏡正面折射出的光照可以促進雙玻雙面光伏組件正面的發電量，另一方面，雙凹透鏡背面的折射光又可以提高雙玻雙面光伏組件背面的發電量，使組件的整體發電量又進一步得到提高，雙凹透鏡與雙玻雙面光伏組件的結合使用可以使得系統的發電效率整體提升30％左右。此外，在增加發電量的同時，透鏡背面的折射光可以使上述光伏發電系統具有較高的透光率，保證系統下部的光線充足，使作 物能夠正常進行光合作用。

在一個實施例中光伏組件30的數量大於雙凹透鏡的數量，相鄰的雙凹透鏡之間設置有多個光伏組件30。在柔性支架20上，每隔數塊光伏組件30安裝一塊雙凹透鏡，雙凹透鏡的數量不宜過多，雙凹透鏡設置過多會導致光伏組件30的數量過少，從而影響系統整體的發電效率。光伏組件30和雙凹透鏡的數量和比例需要根據組件的發電效率和透鏡對光照的折射效果進行合理地設置，使得系統整體的發電量達到最大。

在一個實施例中，柔性農業光伏發電系統還包括儲能裝置60，儲能裝置60與光伏組件30連接。儲能裝置60是系統的電能存儲裝置，光伏組件30發出來的電大部分經過逆變升壓等輸送到電網上，一小部分存儲到存儲裝置中，供系統的日常照明等用電自用。具體的，儲能裝置60可以是蓄電池，蓄電池可以採用鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池等。

微噴水管40通過固定件400與支撐梁102連接，微噴水管40與柔性之間交替且平行設置於支撐梁102上，即相鄰的光伏組件30陣列之間均設置有微噴水管40。在一個實施例中，如圖4所示，固定件400包括第一固定部410、第二固定部420、支撐部430和鎖緊件，支撐部430的兩端分別與第一固定部410和第二固定部420連接，第一固定部410與第二固定部420的端部均開設有螺紋孔，鎖緊件上開設有與螺紋孔配合的外螺紋，支撐梁102上開設有通孔，微噴水管40放置於支撐梁102與支撐部430之間，鎖緊件穿過通孔與第一固定部410和第二固定部420連接。具體的，固定件400呈U型，安裝微噴水管40時，將微噴水管40橫向放置於支撐梁102開設通孔的位置處的上方或下方，將固定件400套在微噴水管40上，固定件400的支撐部430與微噴水管40接觸，鎖緊件穿過支撐梁102上的通孔後與固定件400的第一固定部410和第二固定部420鎖緊，從而將微噴水管40固定在支撐梁102上。

在另一個實施例中，如圖5所示，固定件400包括第一固定部410、第二固定部420、支撐部430和螺釘，支撐梁102上開設有與螺釘配合的螺紋孔，第一固定部410和第二固定部420上均設置有連接部，連接部上開設有通孔，微噴水管40放置於支撐梁102與支撐部430之間，螺釘穿過通孔插入螺紋孔後，將 固定件400固定於支撐梁102上。本實例中的固定件400與上一實施例中的固定件400的不同之處在於，本實施例中的固定件400的第一固定部410與第二固定部420的兩端具有向側面延伸的連接部，連接部上開設有通孔。具體的，安裝微噴水管40時，將微噴水管40橫向放置於支撐梁102開設螺紋孔的位置處的上方或下方，將固定件400套在微噴水管40上，固定件400的支撐部430與微噴水管40接觸，螺釘穿過第一固定部410與第二固定部420上的連接部通孔並插入支撐梁102的螺紋孔後鎖緊，從而將微噴水管40固定在支撐梁102上。

在又一個實施例中，固定件400包括第一固定件400、第二固定件400、螺釘和螺母，第一固定件400包括第一支撐部430、第一固定部410和第二固定部420，第二固定件400包括第二支撐部430、第三固定部和第四固定部，第一固定部410與第三固定部的對應位置處、第二固定部420與第四固定部的對應位置處均開設有連接通孔，第一支撐部430與支撐梁102接觸連接，微噴水管40放置於支撐梁102與第二支撐部430之間，螺釘穿過第一固定件400和第二固定件400的連接通孔並用螺母將第一固定件400與第二固定件400鎖緊。具體的，在本實施例中，第一固定件400與第二固定件400的結構與上一實施例中固定件400的結構相同，安裝微噴水管40時，將第一固定件400套在支撐梁102的上方或下方，微噴水管40放置於與第一固定件400對應位置處的下方或上方，將第二固定件400套在微噴水管40上，第二固定件400與第一固定件400的連接通孔對齊後，將螺釘穿過第一固定件400和第二固定件400的通孔後用螺母鎖緊，從而將微噴水管40固定在支撐梁102上。

在再一實施例中，固定件400還包括固定螺釘，本實施例與上一實施例不同的是，本實施例中第一支撐部430的中心位置處開設有通孔，支撐梁102上開設有螺紋孔，第一支撐部430通過固定螺釘與支撐梁102連接，第一固定件400與支撐梁102固定連接，可以使固定件400對微噴水管40的承載更加穩固。

微噴水管40上開設有多個微噴水孔，微噴水管40與水泵50連接，水泵分別與光伏組件30和儲能裝置60連接。光伏組件30與儲能裝置60為水泵50提供動力電源，當儲能裝置60中儲存的電源充足時，儲能裝置60對水泵50供電，當儲能裝置60中儲存的電源不足時，可以由光伏組件30發電直接對水泵50供 電。水泵50抽水泵入微噴水管40中並從微噴水孔噴出。在一個實施例中，系統還包括控制器，控制器根據農業需求自動控制水泵50的工作和水泵50水壓的大小，從而控制噴出水流的高度和大小以同時滿足對作物灌溉時和對光伏組件30進行清洗時的需求。在一個實施例中，水泵50為光伏水泵，光伏水泵可以實現自給供電。

在對作物進行灌溉時，控制器控制水流增大，提高灌溉效率，並且無需挖溝慢灌，降低成本並節約用水量。在對光伏組件30進行清洗時，控制器控制泵水50水壓使微噴水孔噴出水流的高度和大小適宜於清洗組件。對光伏組件30進行清洗除去組件表面的浮灰，增加組件對光照的吸收，同時，可以降低組件表面的溫度，提升組件輸出電壓，可以整體大幅提升系統效率，提高發電量。

如圖2所示，在一個實施例中，上述柔性農業光伏發電系統還包括多個補光燈90，補光燈90設置在太陽能光伏組件30背面與柔性支架20連接，且補光燈90與儲能裝置60連接，儲能裝置60為補光燈90提供電能。具體的，具體的，補光燈90可以通過連接掛鈎與柔性支架20連接，連接掛鈎一端與補光燈90連接，另一端設置有掛鈎，掛鈎與柔性支架20掛接連接。補光燈90可以採用LED燈。補光燈90白天可以對光質進行調節，晚上可以提供作物生產高所需光照，延長光照時間，還能夠起到調節溫度的作用，有助於延長開花植物的花期，可以促進植物生長、增加產量。

在一個實施例中，上述柔性農業光伏發電系統還包括殺蟲燈80，殺蟲燈80與支撐梁102連接，且殺蟲燈80與儲能裝置60連接。殺蟲燈80可以通過連接掛鈎與柔性支架20連接，連接掛鈎一端與殺蟲燈80連接，另一端設置有掛鈎，掛鈎與柔性支架20掛接連接。殺蟲燈80可以根據昆蟲趨光性的特點，利用特定光譜範圍有效誘殺昆蟲，並且誘捕覆蓋面積大，可以覆蓋數畝至數十畝的範圍，從而減少病蟲害，降低甚至杜絕農藥的使用，提升作物品質，提高食品安全。

在一個實施例中，柔性農業光伏發電系統還包括風力發電機70，風力發電機70安裝於立柱101上，風力發電機70與儲能裝置60電連接。風力發電機70安裝在立柱101上，由於立柱101較高，將風力發電機70安裝在立柱101上有 助於捕獲風能。風力發電機70能夠捕獲風能發電，是上述柔性農業光伏發電系統的輔助發電裝置，風力發電機70發出來的電將儲存在儲能裝置60中，經逆變轉化提供給補光燈90、殺蟲燈80和光伏水泵50使用，風力發電機70能夠在陰天光伏組件30發電量較低時為補光燈90、殺蟲燈80和光伏水泵50提供電能，實現系統電能自發自用，減小對外部能源的消耗。同時，系統在風力發電機70發電不足時才存儲光伏組件30的發電，能夠最大限度的減少系統對光伏組件30發電的消耗，有助於提高系統發電量。

上述柔性農業光伏發電系統的柔性支架20對施工產地的要求較低，能夠適用於各種複雜地形。此外，柔性支架20的自由度較高，便於安裝，可以使立柱101架設較高，大型農機設備均可進出，不會影響作物的生產效率。光伏組件30之間布設有微噴水管40，可以解決作物的灌溉問題，不需要挖設溝渠，微噴水管40的水壓可以根據需要進行調節，也可對光伏組件30表面進行清洗，並且能夠降低組件的溫度，提升系統的電壓，從而提高系統的整體發電效率和發電量。因此，上述柔性農業光伏發電系統具有便於施工安裝、場地適應性強、節省水資源和發電量高的有益效果。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。