一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統的製作方法

2023-04-24 01:16:16

一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，該系統適合在條件惡劣的雪域高原上使用的。該系統由太陽能供電單元和結構支架構成；所述太陽能供電單元由多塊太陽能板構成；所述結構支架由支撐柱、多個支撐橫杆和多個套管構成，每個所述支撐橫杆的中部均通過1個套管與支撐柱相連，每個支撐橫杆的兩端分別設置1個太陽能板。本發明的系統能夠適應雪域高原極端條件，能夠在低溫，大雪的惡劣環境下正常供電，可大量應用於在市電未能涉及的雪域高原偏遠區域極端環境下科研設備的供電，可靠性強。
【專利說明】—種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於極端環境下供電【技術領域】，特別涉及一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統。
【背景技術】
[0002]雪域高原氣候惡劣，以青藏高原為例，我國青藏高原因地勢高峻而形成的獨特的高寒、氣候。其特點如下:
[0003](I)空氣稀薄、含氧量少。青藏區海拔高，空氣密度只有海平面的60-70%。空氣含氧量只相當於海平面的60-65%。氣壓不及海平面氣壓的一半，水的沸點只有84-87°C。(2)光照充足，輻射量大。青藏地區地勢高峻，空氣潔淨，塵埃和水汽含量少，透明度好，當陽光透過大氣層時，太陽能損失少，是我國太陽輻射量最多的地區。(3)氣溫年較差小、日較差大。青藏區因地勢太高，氣溫很低，腹地年平均氣溫在(TC以下，有大面積的地區最暖月平均氣溫低於10°C，這樣寒冷的氣候，也只有地球的兩極地區可以相比，因此有地球的「第三極」之稱。青藏區地面植被稀疏，多沙礫和裸露巖石，地面白天迅速增溫，氣溫升高迅速；夜晚因大氣透明，地面散熱快，氣溫又迅速降低。所以氣溫日較差很大，一般超過15°C，比同緯度東部高10°C以上，比赤道大一倍，比極地大10倍以上，是北半球日較差最大的區。因此，人們常用「一年無四季，一日見四季」來形容青藏區的這一氣候特點。(4)幹溫季分明，多大風雨雪，常年積雪。青藏地區海拔高，降水的主要形式是雪和冰雹，即使盛夏季節許多地方仍是雪花飛揚。
[0004]在市電未能涉及的雪域高原偏遠區域，極端氣候環境對科研設備的供電提出了嚴峻的挑戰，由於電池在低溫條件下效能大打折扣，僅憑電池供電不能滿足對設備長期穩定供電的需求，偏遠山區人際罕至，不可能經常對科研設備進行供電維護，這就需要供電系統能夠在較長時間段內對設備正常供電，而雪域高原光照充足，輻射量大，因此往往採用太陽能板對蓄電池進行充電，支持設備在較長時間段內正常運行。然而雪域高原降水的主要形式是雪和冰雹，極易造成太陽能板板面積雪覆蓋，嚴重影響太陽能板充電效能，降低設備可靠性，這極大地限制了在極端氣候條件的偏遠地區科學研究的開展。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種適用於在條件惡劣的雪域高原無市電的偏遠地區使用的太陽能供電系統，以解決在雪域高原風雪多、低溫的極端環境下為科研設備供電難的問題。
[0006]針對現有技術不足，本發明提供了 一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統。
[0007]—種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，該系統由太陽能供電單元和結構支架構成；所述太陽能供電單元由多塊太陽能板構成；所述結構支架由支撐柱、多個支撐橫杆和多個套管構成，每個所述支撐橫杆的中部均通過I個套管與支撐柱相連，每個支撐橫杆的兩端分別設置I個太陽能板。
[0008]所述多個支撐橫杆在支撐柱上上下排列。
[0009]所述支撐柱和支撐橫杆的材質為鋁合金，具有抗風力強度大、防鏽、經濟的優點。
[0010]所述太陽能板在支撐橫杆上傾斜安裝。
[0011]所述太陽能板板面與支撐柱之間夾角為30° -40°。
[0012]所述支撐柱與支撐橫杆連接處設置空隙，利於太陽能板在風力作用下搖晃震動。
[0013]本發明的有益效果為:
[0014]本發明基於採用太陽能板對設備供電的經驗和技術，改進了在雪域高原大風雪、低溫等極端條件下太陽能供電單元供電過程中太陽能板因板面積雪覆蓋而影響其供電效能的技術難題，在設計上，首先將太陽能供電單元上下排列，通過上層太陽能板的遮擋，有效減少下層太陽能板的積雪覆蓋；其次，太陽能板傾斜設置，保證能效的前提下，利用重力使積雪自然滑落，也減少新雪在板面上的覆積，進一步減少太陽能板的積雪覆蓋；在支撐橫杆和支撐柱連接處的套管設計使太陽能板在風力作用下搖晃和震動，使積雪掉落。通過上述三種方式最大程度上減少板面積雪覆蓋，保證太陽能板充分接觸陽光，保證供電。本發明的太陽能供電系統，具有高的抗風壓性能和耐蝕性能，且十分經濟，適合大量配置，系統運行安全可靠，無需專人看管，易於維護及安裝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例1太陽能供電系統安正面示意圖；
[0016]圖2為本發明實施例1太陽能供電系統安側面示意圖；
[0017]圖中標號:1_太陽能板、2-支撐柱、3-支撐橫杆、4-套管。
【具體實施方式】
[0018]本發明提供了一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。
[0019]一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，該系統由太陽能供電單元和結構支架構成；所述太陽能供電單元由多塊太陽能板I構成；所述結構支架由支撐柱2、多個支撐橫杆3和多個套管4構成，每個所述支撐橫杆3的中部均通過I個套管4與支撐柱2相連，每個支撐橫杆3的兩端分別設置I個太陽能板I。
[0020]所述多個支撐橫杆3在支撐柱2上上下排列。
[0021]所述支撐柱2和支撐橫杆3的材質為鋁合金，具有抗風力強度大、防鏽、經濟的優點。
[0022]所述太陽能板I在支撐橫杆3上傾斜安裝。
[0023]所述太陽能板I板面與支撐柱2之間夾角為30° -40°。
[0024]所述支撐柱2與支撐橫杆3連接處設置空隙，利於太陽能板在風力作用下搖晃震動。
[0025]實施例1
[0026]一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統(如圖1、圖2所示)，該供電系統由太陽能供電單元和結構支架構成；太陽能供電單元由四塊太陽能板兩兩串聯組成，結構支架包括一根支撐柱、兩根支撐橫杆和兩個套管，太陽能板兩兩一組，經支撐橫杆連結，兩組太陽能板上下排列，通過支撐橫杆固定在支撐柱上。
[0027]所述支撐柱和支撐橫杆的材料是鋁合金，具有抗風力強度大、防鏽、經濟的優點。另外，兩組太陽能板上下排列，安裝時太陽能板傾斜安裝，支撐柱與支撐橫杆連接處特別設計，留有空隙，利於太陽能板在風力作用下搖晃震動，三種設計保證最大程度減少積雪對太陽能板的覆蓋，從而保證太陽能板的供電效能。
[0028]本實施例的雪深觀測傳感器選型為SHM30雷射雪深儀，其供電條件考慮在惡劣的環境條件下的最低使用條件:
[0029]傳感器功耗(加熱條件下):0.5A/24V ；
[0030]採集器功耗:0.05A/24V ；
[0031]雪深測量設備總功耗:0.55A ;
[0032]考慮到電池的性能，電池在雪域高原低溫的極端惡劣條件下只能使用到總量的70%，採用四塊65Ah膠體電池，兩兩串聯成24V使用，總能量為65*0.7*2=91Ah，在不充電的情況下，電池可大約維持雪測量設備正常運行91/0.55/24=6.8天。加裝太陽能板為電池充電，考慮到一天的日照時間，為在10小時之內充電完成，太陽能板功率至少為50W，正常情況下太陽能板與支撐柱之間的夾角為45°，為防止太陽能板積雪，本實施例將太陽能板與支撐柱之間的夾角設置成30° -40°，所以此時的能效為原來的5/7，所以至少選用70W/12V的太陽能板，考慮到最惡劣的工作環境，本實施例選用100W/12V的太陽能板4塊，兩兩串聯成24V使用，這樣，太陽能供電單元完成對膠體電池的充電過程將需要91/(100*4/24) =5.46 小時。
[0033]極端惡劣條件下雪深觀測設備的太陽能供電系統按照如下步驟安裝:
[0034]a、選擇具有高的抗風壓性能和耐蝕性能的鋁合金作為支撐柱和支撐橫杆的材料；
[0035]b、四塊太陽能板兩兩一組，通過支撐橫杆連接起來，將兩組太陽能板上下排列，在支撐橫杆中點處將兩組太陽能板固定在支撐柱上；
[0036]c、在支撐柱與支撐橫杆連接處使用套管連接。
[0037]d、在支撐橫杆上安裝太陽能板時，設置太陽能板板面與支撐柱之間夾角為30。-40° ;
[0038]e、在線路設計上，將兩組太陽能板串聯使用，同時為蓄電池供電。
【權利要求】
1.一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，其特徵在於:該系統由太陽能供電單元和結構支架構成；所述太陽能供電單元由多塊太陽能板(I)構成；所述結構支架由支撐柱(2 )、多個支撐橫杆(3 )和多個套管(4 )構成，每個所述支撐橫杆(3 )的中部均通過I個套管(4)與支撐柱(2)相連，每個支撐橫杆(3)的兩端分別設置I個太陽能板(I)。
2.根據權利要求1所述的一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，其特徵在於:所述多個支撐橫杆(3)在支撐柱(2)上上下排列。
3.根據權利要求1所述的一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，其特徵在於:所述支撐柱(2)和支撐橫杆(3)的材質為鋁合金。
4.根據權利要求1所述的一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，其特徵在於:所述太陽能板(I)在支撐橫杆(3)上傾斜安裝。
5.根據權利要求4所述的一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，其特徵在於:所述太陽能板(I)板面與支撐柱(2)之間夾角為30° -40°。
6.根據權利要求1所述的一種適用於在雪域高原上使用的太陽能供電系統，其特徵在於:所述支撐柱(2)與支撐橫杆(3)連接處設置空隙。
【文檔編號】H02S20/30GK103701405SQ201310686768
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】張俊龍, 李永平, 鄭如秉, 崔亮, 王春曉 申請人:華北電力大學