柔性农业光伏发电系统的制作方法

本实用新型涉及光伏技术领域，特别是涉及一种柔性农业光伏发电系统。

背景技术：

光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的发电系统。光伏发电系统经常建立在农田等较空旷的区域。近年来，人们开发了光伏农业大棚，将光伏发电装置安装在农业大棚上，以节省土地资源。

传统光伏农业大棚的支架通常采用钢梁、钢柱等刚性材料，施工过程繁琐且对建造场址要求高，因为刚性支架结构的限制，大棚支架较矮，农用机械设备无法进出，影响农作物的生产效率。传统的农业光伏系统通常采用漫灌式灌溉种植的农作物，需要挖设沟渠，施工过程复杂且浪费水资源。此外，光伏组件表面容易沉积灰尘，灰尘沉积过多会影响光伏组件的光电转换效率，而且夏天光伏组件温度升高，导致系统电压降低，影响系统发电效率、降低发电量。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统农业光伏系统存在的施工过程复杂、局限性大且发电量低的问题，提供一种柔性农业光伏发电系统。

一种柔性农业光伏发电系统，包括支撑架、柔性支架、光伏组件、微喷水管、固定件、水泵和储能装置，支撑架包括多排立柱和多个支撑梁，每排立柱的顶部均架设有支撑梁，柔性支架的两端分别与相邻的支撑梁连接，光伏组件与柔性支架连接，微喷水管通过固定件与支撑梁连接，且柔性支架与微喷水管交替设置于支撑梁上，水泵与微喷水管连接，储能装置分别与光伏组件和水泵电连接。

上述柔性农业光伏发电系统，多组立柱和多个支撑梁组成光伏发电系统的支撑架，柔性支架架设在相邻的支撑梁之间，光伏组件安装在柔性支架上。柔性支架对施工产地的要求较低，能够适用于各种复杂地形。此外，柔性支架的 自由度较高，便于安装，可以使立柱架设较高，大型农机设备均可进出，不会影响作物的生产效率。光伏组件之间布设有微喷水管，可以解决作物的灌溉问题，不需要挖设沟渠，微喷水管的水压可以根据需要进行调节，也可对光伏组件表面进行清洗，并且能够降低组件的温度，提升系统的电压，从而提高系统的整体发电效率和发电量。因此，上述柔性农业光伏发电系统具有便于施工安装、场地适应性强、节省水资源和发电量高的有益效果。

在其中一个实施例中，水泵为光伏水泵。

在其中一个实施例中，固定件包括第一固定部、第二固定部、支撑部和锁紧件，支撑部的两端分别与第一固定部和第二固定部连接，第一固定部与第二固定部的端部均开设有螺纹孔，锁紧件上开设有与螺纹孔配合的外螺纹，支撑梁上开设有通孔，微喷水管放置于支撑梁与支撑部之间，锁紧件穿过通孔与第一固定部和第二固定部连接。

在其中一个实施例中，固定件包括第一固定部、第二固定部、支撑部和螺钉，支撑梁上开设有与螺钉配合的螺纹孔，第一固定部和第二固定部上均设置有连接部，连接部上开设有通孔，微喷水管放置于支撑梁与支撑部之间，螺钉穿过通孔插入螺纹孔后，将固定件固定于支撑梁上。

在其中一个实施例中，微喷水管上开设有多个微喷水孔。

在其中一个实施例中，光伏组件为双玻双面光伏组件。

在其中一个实施例中，还包括双凹透镜，双凹透镜与柔性支架连接，光伏组件与双凹透镜交替设置于柔性支架上。

在其中一个实施例中，还包括扣件，光伏组件与双凹透镜均通过扣件与柔性支架连接。

在其中一个实施例中，光伏组件为双玻双面光伏组件。

在其中一个实施例中，还包括双凹透镜，双凹透镜与柔性支架连接，光伏组件与双凹透镜交替设置于柔性支架上。

在其中一个实施例中，还包括风力发电机，风力发电机安装于立柱上，风力发电机与储能装置电连接。

在其中一个实施例中，还包括杀虫灯，杀虫灯与支撑梁连接，且杀虫灯与 储能装置连接。

附图说明

图1为一个实施例中柔性农业光伏发电系统的结构俯视图；

图2为图1所示的柔性农业光伏发电系统的结构主视图；

图3为图1所示的柔性农业光伏发电系统的结构侧视图；

图4为一个实施例中固定件的结构示意图；

图5为另一个实施例中固定件的结构示意图。

附图标记：10、支撑架；20、柔性支架；30、光伏组件；40、微喷水管；50、水泵；60、储能装置；70、风力发电机；80、杀虫灯；90、补光灯；101、立柱；102、支撑梁；400、固定件；410、第一固定部；420、第二固定部；430、支撑部。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图1至图3，一实施方式的柔性农业光伏发电系统包括支撑架10、柔性支架20、光伏组件30、微喷水管40、固定件400、水泵50和储能装置60，支撑架10包括多排立柱101和多个支撑梁102，每排立柱101的顶部均架设有支撑梁102，柔性支架20的两端分别与相邻的支撑梁102连接，光伏组件30与柔性支架20连接，微喷水管40通过固定件400与支撑梁102连接，且柔性支架20与微喷水管40交替设置于支撑梁102上，水泵50与微喷水管40连接，储能装置60分别与光伏组件30和水泵50电连接。

如图1至图3所示，支撑架10包括多排立柱101和多个支撑梁102，各排立柱101之间等间距平行设置，且每一排中的各立柱101之间等间距设置，各 排立柱101之间的距离等于柔性支架20的长度，多个支撑梁102与对应的每一排中的各立柱101连接。相邻两排的支撑梁102之间设置有多个柔性支架20，每个柔性支架20的两端分别与相邻两排的支撑梁102连接，柔性支架20之间等间距平行设置。

具体的，支撑梁102与立柱101焊接连接，支撑梁102可以是一根长度与一排立柱101总体长度相同的长支撑梁102，也可以是多根长度与每一排中的相邻立柱101之间间距相同的短支撑梁102。当支撑梁102采用长支撑梁102时，安装支架时将支撑梁102与每个立柱101焊接连接即可。当支撑梁102采用短支撑梁102时，安装支架时先将两个支撑梁102焊接连接，再与立柱101焊接。

在另一个实施例中，光伏发电系统还包括紧固件，柔性支架20通过紧固件与支撑梁102连接。具体的，紧固件为螺钉，支撑梁102上和柔性支架20的两端开设有螺纹孔，螺钉穿过柔性支架20上和支撑梁102上的螺纹孔使钢丝索与支撑梁102牢固连接。需要说明的是，紧固件并不限于螺钉，只要能使柔性支架20与支撑梁102牢固连接即可。

在一个实施例中，柔性支架20为钢丝索，钢丝索具有较好的载重能力和柔性自由度。但需要说明的是，柔性支架20并不限于本实施例中的钢丝索，也可以是其他柔性材料。采用柔性支架20代替传统的刚性支架，可以节省材料的成本。柔性支架20对施工场地的要求相较于刚性之间来说比较低，能够应用的场地比较宽泛，可以适用于各种复杂地形。采用柔性支架20可以使立柱101设置较高，立柱101之间的间距跨度较大，从而使立柱101的数量减少，减少对土地的破坏性。

在一个实施例中，立柱101的高度为8米以上，立柱101的横向间距与纵向间距为15米以上。其中，支架的横向间距为各排立柱101之间的间距，与柔性支架20的长度相同，支架的纵向间距为每排中各立柱101之间的间距。优选的，立柱101的高度在8至15米之间，横向间距和纵向间距在15至20米之间。因为立柱101的高度设置的较高，可以使柔性支架20下方的空间得到充分利用，可以供大型农业机具进入柔性农业光伏发电系统，不影响农业机具的机械作业，保证生产效率。

光伏组件30的数量为多个，多个光伏组件30形成光伏组件30阵列安装在柔性支架20上。光伏组件30是系统的发电装置，光伏组件30可以并网运行也可以独立发电。当光伏组件30并网运行时，光伏组件30与电网连接，其发出来的电经过逆变升压输送到电网上。具体的，储能装置80可以是蓄电池，蓄电池可以采用铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池或锂电池等。

在一个实施例中，光伏组件30为双玻双面光伏组件。光伏组件30的正面和背面均采用太阳能光伏材料，双面都可接收太阳光的照射，提升组件接收光照的面积。在光线直射的一面，双玻双面光伏组件接收光照将光能转换成电能，同时，双玻双面光伏组件具有较好的弱光效应，在光照无法直射的一面，可以利用散射光进行发电，组件背面的发电效果相当于组件正面的20％至30％，即相较于单面的光伏组件30来说，双玻双面光伏组件可以使系统整体的发电量可以提高20％至30％。具体的，双玻双面光伏组件采用晶硅太阳能电池组件，晶硅太阳能电池组件安装在支架上，不需要单独占用土地，节约了土地资源。

在一个实施例中，上述柔性农业光伏发电系统还包括双凹透镜，双凹透镜与柔性支架20连接，光伏组件30与双凹透镜交替设置于柔性支架20上。具体的，双凹透镜可以采用聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)等塑胶材料，塑胶材料的重量较轻，可以降低柔性支架20的承载，从而降低系统支架的载重，降低材料的使用量和成本。但需要说明的是，双凹透镜也可以采用其他材料，并不限于本实施例。

在一个实施例中，光伏组件30与双凹透镜均通过扣件与柔性支架20连接，采用扣件连接可以避免在柔性支架20上打孔精度不够而影响整体的安装情况。

双凹透镜的正反两面均为球面，且透镜的中间薄于两侧。双凹透镜的正反两面都能对光进行折射，从而增大光照的折射范围。一方面，双凹透镜正面折射出的光照可以促进双玻双面光伏组件正面的发电量，另一方面，双凹透镜背面的折射光又可以提高双玻双面光伏组件背面的发电量，使组件的整体发电量又进一步得到提高，双凹透镜与双玻双面光伏组件的结合使用可以使得系统的发电效率整体提升30％左右。此外，在增加发电量的同时，透镜背面的折射光可以使上述光伏发电系统具有较高的透光率，保证系统下部的光线充足，使作 物能够正常进行光合作用。

在一个实施例中光伏组件30的数量大于双凹透镜的数量，相邻的双凹透镜之间设置有多个光伏组件30。在柔性支架20上，每隔数块光伏组件30安装一块双凹透镜，双凹透镜的数量不宜过多，双凹透镜设置过多会导致光伏组件30的数量过少，从而影响系统整体的发电效率。光伏组件30和双凹透镜的数量和比例需要根据组件的发电效率和透镜对光照的折射效果进行合理地设置，使得系统整体的发电量达到最大。

在一个实施例中，柔性农业光伏发电系统还包括储能装置60，储能装置60与光伏组件30连接。储能装置60是系统的电能存储装置，光伏组件30发出来的电大部分经过逆变升压等输送到电网上，一小部分存储到存储装置中，供系统的日常照明等用电自用。具体的，储能装置60可以是蓄电池，蓄电池可以采用铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池或锂电池等。

微喷水管40通过固定件400与支撑梁102连接，微喷水管40与柔性之间交替且平行设置于支撑梁102上，即相邻的光伏组件30阵列之间均设置有微喷水管40。在一个实施例中，如图4所示，固定件400包括第一固定部410、第二固定部420、支撑部430和锁紧件，支撑部430的两端分别与第一固定部410和第二固定部420连接，第一固定部410与第二固定部420的端部均开设有螺纹孔，锁紧件上开设有与螺纹孔配合的外螺纹，支撑梁102上开设有通孔，微喷水管40放置于支撑梁102与支撑部430之间，锁紧件穿过通孔与第一固定部410和第二固定部420连接。具体的，固定件400呈U型，安装微喷水管40时，将微喷水管40横向放置于支撑梁102开设通孔的位置处的上方或下方，将固定件400套在微喷水管40上，固定件400的支撑部430与微喷水管40接触，锁紧件穿过支撑梁102上的通孔后与固定件400的第一固定部410和第二固定部420锁紧，从而将微喷水管40固定在支撑梁102上。

在另一个实施例中，如图5所示，固定件400包括第一固定部410、第二固定部420、支撑部430和螺钉，支撑梁102上开设有与螺钉配合的螺纹孔，第一固定部410和第二固定部420上均设置有连接部，连接部上开设有通孔，微喷水管40放置于支撑梁102与支撑部430之间，螺钉穿过通孔插入螺纹孔后，将 固定件400固定于支撑梁102上。本实例中的固定件400与上一实施例中的固定件400的不同之处在于，本实施例中的固定件400的第一固定部410与第二固定部420的两端具有向侧面延伸的连接部，连接部上开设有通孔。具体的，安装微喷水管40时，将微喷水管40横向放置于支撑梁102开设螺纹孔的位置处的上方或下方，将固定件400套在微喷水管40上，固定件400的支撑部430与微喷水管40接触，螺钉穿过第一固定部410与第二固定部420上的连接部通孔并插入支撑梁102的螺纹孔后锁紧，从而将微喷水管40固定在支撑梁102上。

在又一个实施例中，固定件400包括第一固定件400、第二固定件400、螺钉和螺母，第一固定件400包括第一支撑部430、第一固定部410和第二固定部420，第二固定件400包括第二支撑部430、第三固定部和第四固定部，第一固定部410与第三固定部的对应位置处、第二固定部420与第四固定部的对应位置处均开设有连接通孔，第一支撑部430与支撑梁102接触连接，微喷水管40放置于支撑梁102与第二支撑部430之间，螺钉穿过第一固定件400和第二固定件400的连接通孔并用螺母将第一固定件400与第二固定件400锁紧。具体的，在本实施例中，第一固定件400与第二固定件400的结构与上一实施例中固定件400的结构相同，安装微喷水管40时，将第一固定件400套在支撑梁102的上方或下方，微喷水管40放置于与第一固定件400对应位置处的下方或上方，将第二固定件400套在微喷水管40上，第二固定件400与第一固定件400的连接通孔对齐后，将螺钉穿过第一固定件400和第二固定件400的通孔后用螺母锁紧，从而将微喷水管40固定在支撑梁102上。

在再一实施例中，固定件400还包括固定螺钉，本实施例与上一实施例不同的是，本实施例中第一支撑部430的中心位置处开设有通孔，支撑梁102上开设有螺纹孔，第一支撑部430通过固定螺钉与支撑梁102连接，第一固定件400与支撑梁102固定连接，可以使固定件400对微喷水管40的承载更加稳固。

微喷水管40上开设有多个微喷水孔，微喷水管40与水泵50连接，水泵分别与光伏组件30和储能装置60连接。光伏组件30与储能装置60为水泵50提供动力电源，当储能装置60中储存的电源充足时，储能装置60对水泵50供电，当储能装置60中储存的电源不足时，可以由光伏组件30发电直接对水泵50供 电。水泵50抽水泵入微喷水管40中并从微喷水孔喷出。在一个实施例中，系统还包括控制器，控制器根据农业需求自动控制水泵50的工作和水泵50水压的大小，从而控制喷出水流的高度和大小以同时满足对作物灌溉时和对光伏组件30进行清洗时的需求。在一个实施例中，水泵50为光伏水泵，光伏水泵可以实现自给供电。

在对作物进行灌溉时，控制器控制水流增大，提高灌溉效率，并且无需挖沟慢灌，降低成本并节约用水量。在对光伏组件30进行清洗时，控制器控制泵水50水压使微喷水孔喷出水流的高度和大小适宜于清洗组件。对光伏组件30进行清洗除去组件表面的浮灰，增加组件对光照的吸收，同时，可以降低组件表面的温度，提升组件输出电压，可以整体大幅提升系统效率，提高发电量。

如图2所示，在一个实施例中，上述柔性农业光伏发电系统还包括多个补光灯90，补光灯90设置在太阳能光伏组件30背面与柔性支架20连接，且补光灯90与储能装置60连接，储能装置60为补光灯90提供电能。具体的，具体的，补光灯90可以通过连接挂钩与柔性支架20连接，连接挂钩一端与补光灯90连接，另一端设置有挂钩，挂钩与柔性支架20挂接连接。补光灯90可以采用LED灯。补光灯90白天可以对光质进行调节，晚上可以提供作物生产高所需光照，延长光照时间，还能够起到调节温度的作用，有助于延长开花植物的花期，可以促进植物生长、增加产量。

在一个实施例中，上述柔性农业光伏发电系统还包括杀虫灯80，杀虫灯80与支撑梁102连接，且杀虫灯80与储能装置60连接。杀虫灯80可以通过连接挂钩与柔性支架20连接，连接挂钩一端与杀虫灯80连接，另一端设置有挂钩，挂钩与柔性支架20挂接连接。杀虫灯80可以根据昆虫趋光性的特点，利用特定光谱范围有效诱杀昆虫，并且诱捕覆盖面积大，可以覆盖数亩至数十亩的范围，从而减少病虫害，降低甚至杜绝农药的使用，提升作物品质，提高食品安全。

在一个实施例中，柔性农业光伏发电系统还包括风力发电机70，风力发电机70安装于立柱101上，风力发电机70与储能装置60电连接。风力发电机70安装在立柱101上，由于立柱101较高，将风力发电机70安装在立柱101上有 助于捕获风能。风力发电机70能够捕获风能发电，是上述柔性农业光伏发电系统的辅助发电装置，风力发电机70发出来的电将储存在储能装置60中，经逆变转化提供给补光灯90、杀虫灯80和光伏水泵50使用，风力发电机70能够在阴天光伏组件30发电量较低时为补光灯90、杀虫灯80和光伏水泵50提供电能，实现系统电能自发自用，减小对外部能源的消耗。同时，系统在风力发电机70发电不足时才存储光伏组件30的发电，能够最大限度的减少系统对光伏组件30发电的消耗，有助于提高系统发电量。

上述柔性农业光伏发电系统的柔性支架20对施工产地的要求较低，能够适用于各种复杂地形。此外，柔性支架20的自由度较高，便于安装，可以使立柱101架设较高，大型农机设备均可进出，不会影响作物的生产效率。光伏组件30之间布设有微喷水管40，可以解决作物的灌溉问题，不需要挖设沟渠，微喷水管40的水压可以根据需要进行调节，也可对光伏组件30表面进行清洗，并且能够降低组件的温度，提升系统的电压，从而提高系统的整体发电效率和发电量。因此，上述柔性农业光伏发电系统具有便于施工安装、场地适应性强、节省水资源和发电量高的有益效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。