跟踪式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，特别是涉及一种跟踪式农业光伏发电系统。

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。

一般的，传统光伏发电系统的太阳能发电装置以固定角度安装，无法充分利用光照辐射，系统发电量低。另外，不同的作物、作物不同的生长时期对光照量的需求均不同，在光照量过剩时，传统的光伏发电系统无法对作物进行遮光，使得作物无法在适宜的光照环境下生长，降低作物的生产效率。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统基于农业大棚的光伏发电系统存在的发电量低和种植作物生产率低的问题，提供一种跟踪式农业光伏发电系统。

一种跟踪式农业光伏发电系统，用于设置在地面上，包括支撑架、旋转梁、光伏组件、遮阳装置和储能装置，支撑架包括立柱和驱动梁，立柱的一端用于与地面连接，驱动梁连接至立柱的另一端，旋转梁与驱动梁连接，光伏组件与旋转梁连接，遮阳装置包括安装件、遮阳帘和牵引件，安装件与立柱连接，遮阳帘与安装件连接，牵引件分别与立柱、安装件和遮阳帘连接，储能装置与光伏组件连接。

上述跟踪式农业光伏发电系统，通过设计驱动梁和立柱组成用于安装光伏组件的支撑架，支撑架上安装光伏组件，光伏组件通过旋转梁安装在支架上，能够实现光伏组件跟随太阳运动的方向而转动，使光伏组件接收的辐射量增大，大大提高系统发电量。在光伏组件的下方设置遮阳装置，在光照过剩时可以为作物遮挡光照，在正常光照时可以将遮阳帘收到系统一侧，使作物接收光照，从而保证作物的正常生长，提高作物产率。因此，上述跟踪式农业光伏发电系统具有发电量高和提高作物生产率的有益效果。

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，遮阳帘包括遮阳层和反光层，反光层覆盖遮阳层，且反光层朝向光伏组件。

在其中一个实施例中，还包括双凸透镜，双凸透镜与旋转梁连接，光伏组件与双凸透镜交替设置于旋转梁上。

在其中一个实施例中，还包括补光灯，补光灯与驱动梁连接，且补光灯与储能装置连接。

在其中一个实施例中，安装件包括滑轨和固定件，滑轨通过固定件安装于立柱上，牵引件包括滑轮、旋转轮和牵引线，遮阳帘通过滑轮与滑轨连接，旋转轮设置于滑轨的一端并与立柱连接，牵引线挂设于旋转轮上并与遮阳帘远离旋转轮的一端连接。

在其中一个实施例中，遮阳装置还包括驱动电机，驱动电机与旋转轮连接，驱动电机用于驱动旋转轮旋转以控制牵引线的收放，且驱动电机与储能装置电连接。

在其中一个实施例中，旋转梁与驱动梁铰接连接。

在其中一个实施例中，支撑架还包括支撑梁和轴承，支撑梁与立柱连接，轴承设置于支撑梁上，旋转梁的一端通过轴承与支撑梁连接，旋转梁的另一端连接至驱动梁。

在其中一个实施例中，还包括电机，电机分别与储能装置和驱动梁连接。

附图说明

图1为一个实施例中跟踪式农业光伏发电系统的结构俯视图；

图2为图1所示的跟踪式农业光伏发电系统的结构主视图；

图3为图1所示的跟踪式农业光伏发电系统的结构侧视图；

图4为一个实施例中遮阳装置的结构俯视图；

图5为另一个实施例中遮阳装置的结构俯视图。

附图标记：10、支撑架；20、旋转梁；30、光伏组件；40、双凸透镜；50、地面；60、补光灯；70、遮阳装置；80、储能装置；90、风力发电机；101、立柱；102、驱动梁；103、支撑梁；710、滑轨；720、遮阳帘；730、滑轮。

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3，一实施方式的跟踪式农业光伏发电系统，用于设置在地面上，包括支撑架10、旋转梁20、光伏组件30、遮阳装置70和储能装置80，支撑架10包括立柱101和驱动梁102，立柱101的一端用于与地面50连接，驱动梁102连接至立柱101的另一端，旋转梁20与驱动梁102连接，光伏组件30与旋转梁20连接，且光伏组件30与电网连接，遮阳装置70包括安装件、遮阳帘和牵引件，安装件与立柱101连接，遮阳帘与安装件连接，牵引件分别与立柱101、安装件和遮阳帘连接，储能装置80与光伏组件30电连接。

如图1至图3所示，支撑架10包括多个立柱101和驱动梁102，多个立柱101之间等间距线性排列设置，驱动梁102与各立柱101连接。具体的，立柱101的顶端开设有安装孔，驱动梁102安装在立柱101的安装孔内，驱动梁102可以在安装孔内进行传动或转动。驱动梁102也可以与立柱101铰接连接，使得驱动梁102可以相对于立柱101进行运动。

在一个实施例中，旋转梁20与驱动梁102铰接连接，旋转梁20可以相对于驱动梁102进行转动。具体的，旋转梁20与驱动梁102通过连杆连接，连杆与驱动梁102呈一定角度设置，驱动梁102运动带动连杆转动，连杆带动旋转梁20进行旋转。在另一个实施例中，旋转梁20与驱动梁102通过齿轮连接，驱动梁102运动带动齿轮转动，齿轮带动旋转梁20进行旋转。需要说明的是，旋转梁20与驱动梁102的连接方式并不限于本实施例，只要驱动梁可以实现驱动旋转梁20进行旋转即可。

旋转梁20的数量为多个，在驱动梁102上平行等间距设置。在一个实施例中，支撑架10还包括支撑梁103和轴承，支撑梁103与立柱101连接，轴承设置于支撑梁103上，旋转梁20的一端通过轴承与支撑梁103连接，旋转梁20的另一端连接至驱动梁102。在本实施例中，支撑架10包括三排立柱101，中间一排的立柱101上连接驱动梁102，外侧两排的立柱101上连接支撑梁103，支撑梁103对旋转梁20起到辅助支撑的作用。需要说明的是，立柱101、驱动梁102和支撑梁103的具体设置数量并不限于本实施例，可以根据跟踪式农业光伏发电系统的占地面积进行具体设置。

支撑梁103上与旋转梁20连接的位置处都设置有轴承，旋转梁20的一端与轴承连接，旋转梁20的另一端与驱动梁102铰接连接，旋转梁20可以在支撑梁103与驱动梁102之间转动。通过设置支撑梁103，可以增强支撑架10对光伏组件30的承重，使支撑架10更加稳固。

驱动梁102进行传动带动旋转梁20转动，旋转梁20带动光伏组件30实时跟踪太阳的运动方向进行旋转，使光伏组件30接收的光照的辐射量增大，提高系统的发电量，相较于光伏组件以固定角度安装的系统来说，跟踪旋转式的光伏组件可以使系统的发电量提高15％左右。

在一个实施例中，立柱101的高度为8米以上，立柱101的横向间距为15米以上，纵向间距为8米以上。其中，立柱101的横向间距为各排立柱101之间的间距，与旋转梁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，纵向间距在8至10米之间，横向间距在15至20米之间。因为立柱101的高度设置的较高，可以使支撑架10下方的空间得到充分利用，可以供大型农业机具进入跟踪式农业光伏发电系统，不影响农业机具的机械作业，保证作物的生产效率。

在一个实施例中，上述跟踪式农业光伏发电系统还包括电机，电机分别与储能装置80和驱动梁102连接。电机用于驱动驱动梁102带动旋转梁20转动，旋转梁20带动光伏组件30转动，储能装置80为电机提供电能。电机的运行可以手动控制也可采用光伏跟踪系统控制，如感光式光伏跟踪系统或软件控制光伏跟踪系统等。

光伏组件30的数量为多个，多个光伏组件30形成光伏组件阵列安装在旋转梁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，一小部分存储到储能装置80中，供系统的日常照明等用电自用。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，遮阳帘包括遮阳层和反光层，反光层覆盖遮阳层，且反光层朝向光伏组件。具体的，反光层可以采用铝箔等反光材料，将反光层粘合在遮阳层表面，反光层也可以是涂覆在遮阳层表面的具有良好反光效果反光涂层。遮阳帘设置反光层可以将透过双玻双面光伏组件的照射在遮阳帘表面的光进行反射，反射到双玻双面光伏组件的背面，可以进一步增加组件背面的光能利用效率，提高发电量。

在一个实施例中，上述跟踪式农业光伏发电系统还包括双凸透镜40，双凸透镜40与旋转梁20连接，双玻双面光伏组件与双凸透镜40交替设置于旋转梁20上。具体的，双玻双面光伏组件与双凸透镜40可以通过紧固件与旋转梁20进行连接，也可以通过扣件与旋转梁20进行连接，采用扣件连接可以避免在旋转梁20上打孔精度不够而影响整体的安装情况。

双凸透镜40的正反两面均为球面，且双凸透镜40透镜中间的厚度大于两侧。双凸透镜40的正反两面都能对光进行反射，从而增大光照的反射范围。一方面，双凸透镜40正面的反射光可以促进双玻双面光伏组件正面的发电量，另一方面，双凸透镜40背面的反射光又可以提高双玻双面光伏组件背面的发电量，系统跟踪太阳东升西落旋转时，确保光伏组件背面的区域始终有光照反射到双玻双面光伏组件表面，使光伏组件的整体发电量又进一步得到提高，安装双凸透镜40可以使得系统的发电效率进一步提升10％至20％左右。此外，在增加发电量的同时，双凸透镜40具有较高的透光率，保证系统下部的光线充足。

在一个实施例中，双玻双面光伏组件的数量大于双凸透镜40的数量，相邻的双凸透镜40之间设置有多个双玻双面光伏组件。在旋转梁20上，每隔数块双玻双面光伏组件安装一块双凸透镜40，双凸透镜40的数量不宜过多，双凸透镜40设置过多会导致双玻双面光伏组件的数量过少，从而影响系统整体的发电效率。双玻双面光伏组件和双凸透镜40的数量和比例需要根据组件的发电效率、透镜对光照的反射效果以及系统下部的光照效果进行合理地设置，使得系统整体的发电量达到最大的同时也能使系统具有较好的透光率。

具体的，双凸透镜40可以采用聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)等塑胶材料或玻璃钢等，塑胶材料和玻璃钢的重量较轻，与光伏组件30相比，透镜的重量较轻，可以降低旋转梁20的承载，从而降低系统整体支架的载重，降低材料的使用量和成本。但需要说明的是，双凸透镜40也可以采用其他材料，并不限于本实施例。

如图2所示，在一个实施例中，上述跟踪式农业光伏发电系统还包括补光灯60，补光灯60与驱动梁102连接，且补光灯60与储能装置80连接，储能装置80为补光灯60提供电能。具体的，补光灯60可以通过连接挂钩与驱动梁102连接，连接挂钩一端与补光灯60连接，另一端设置有挂钩，挂钩与驱动梁102挂接连接。补光灯60可以采用LED灯。补光灯60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，如图4所示，遮阳装置70的安装件包括滑轨710和固定件，滑轨710通过固定件安装于立柱101上，牵引件包括滑轮730、旋转轮和牵引线，遮阳帘720通过滑轮730与滑轨710连接，旋转轮与一侧的立柱101连接，牵引线挂设于旋转轮上并与遮阳帘720远离旋转轮的一端连接。具体的，位于每排立柱101两端的两根立柱101上安装有固定件，在一个实施例中，固定件可以为螺钉和螺母，两端的立柱101上和滑轨710两端的对应位置处开设有通孔，滑轨710和立柱101上的通孔对齐后，螺钉穿过通孔并用螺母锁紧。需要说明的是，固定件的形式并不限于本实施例，也可以是其他的紧固件或锁紧件。在另一个实施例中，每排立柱101的中间的立柱101上也可以安装固定件，可以使滑轨710更加稳固地固定在立柱101上，每排立柱101上安装固定件数量可以根据需要进行设置。

滑轨710上安装有多个滑轮730，遮阳帘720的两侧分别通过滑轮730与相邻的两根滑轨710连接，遮阳帘720的两侧开设有与滑轮730数量相同的安装孔，安装孔之间的间距相同，在一个实施例中，滑轮730的一端连接有滑环，滑环穿过遮阳帘720的安装孔从而使遮阳帘720与滑轮730连接。旋转轮固定安装在一端的立柱101上，旋转轮在立柱101上的安装高度与遮阳帘720的安装高度一致或略高于遮阳帘720的高度。

牵引线的一端挂设在旋转轮上，另一端与对侧的遮阳帘720连接。在一个实施例中，旋转轮的圆周开设有凹槽，旋转轮转动时将牵引线收放在凹槽内，遮阳帘720受到牵引线的拉力，通过滑轮730在滑轨710上滑动进行折叠，遮阳帘720最终收纳至安装旋转轮的立柱101的一侧。当旋转轮反向转动时，牵引线从凹槽向外放出，遮阳帘720受到牵引线反向的拉力，通过滑轮730在滑轨710上滑动进行延展，遮阳帘720最终伸展至滑轨710的另一端。通过设置牵引件，遮阳帘720可以在系统纵向方向上实现自由收放。

在另一个实施例中，如图5所示，滑轨710的设置方向与上一实施例的设置方向垂直，滑轨710横向安装在位于两侧的立柱101上，遮阳装置70的安装方式与上一实施例相同，在此不再赘述。在本实施例中，遮阳帘720可以在系统横向方向上实现自由收放。

在一个实施例中，遮阳装置70还包括驱动电机，驱动电机与旋转轮连接，驱动电机用于驱动旋转轮转动以控制牵引线的收放，且驱动电机与储能装置80电连接，储能装置80对驱动电机提供动力源。驱动电机的运行可以手动控制也可以采用自动控制系统进行控制。在一个实施例中，遮阳装置70还包括感光式控制器，感光式控制器与驱动电机连接，控制器根据检测到的光照强度控制驱动电机的运行，实现对遮阳帘的自动收放。当控制器检测到自然光照相对于作物需求过剩时，控制器控制遮阳帘延展开来，对下方的作物进行遮光，保障作物不受过量光照的影响，当自然光照能够满足作物的正常需求时，控制器控制遮阳帘收到立柱101的一侧，使作物接受光照进行光合作用，从而保证作物能够进行正常生长，提高作物产率。

在另一个实施例中，滑轨安装于纵向排列的立柱101上时，设置于外侧立柱101上的滑轨与立柱101活动连接，设置于内侧立柱101上的滑轨与立柱101可拆卸连接。具体的，滑轨与位于两端的立柱101连接，两端的立柱101上安装有安装杆，滑轨的两端开设有通孔，安装杆穿过通孔使滑轨与立柱101活动连接，当将设置于内侧立柱101上的滑轨处拆卸下来时，设置于外侧立柱101上的滑轨可以绕立柱101转动，从而将整个遮阳装置70放置于农业光伏发电系统的侧面，可以对大棚侧面照射进来的光进行遮挡。太阳东升西落，当傍晚时分，侧面的光比较强烈时可以将遮阳装置70从农业光伏发电系统上方放下，对侧面的光进行有效遮挡，使作物在傍晚也能不受过量光照的影响，提高作物的生产效率。

在一个实施例中，跟踪式农业光伏发电系统还包括风力发电机90，风力发电机90安装在支撑架10上，且风力发电机90与储能装置80连接。具体的，本实施例中，风力发电机90安装在立柱101上，由于立柱101较高，将风力发电机90安装在立柱101上有助于捕获风能。风力发电机90能够捕获风能发电，是上述跟踪式农业光伏发电系统的辅助发电装置，风力发电机90发出来的电将储存在储能装置80中，经逆变转化提供给补光灯60、电机和遮阳装置70使用，风力发电机90能够在阴天光伏组件30发电量较低时为补光灯60、电机和遮阳装置70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90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。

上述跟踪式农业光伏发电系统通过将光伏组件30通过旋转梁20安装在支撑架10上，能够实现光伏组件30跟随太阳运动的方向而转动，使光伏组件30接收的辐射量增大，大大提高系统发电量。在光伏组件30的背面设置补光灯60，在作物需要大量光照而自然光照不足时，对作物起到补光作用，白天可以调节光质，晚上可以提供作物所需光照，提高作物的光合作用效率和产率。在光伏组件30的下方设置遮阳装置70，在光照过剩时可以为作物遮挡光照，在正常光照时可以将遮阳帘收到系统一侧，使作物接收光照，从而保证作物的正常生长，提高作物产率。

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。