一种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电方法及系统与流程

本发明涉及到一种光伏并网发电方法及系统，尤其是指一种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电方法及系统，该种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电方法及系统将声屏障的功能和太阳能光伏发电的功能合二为一，有效利用了城市空间，扩展了光伏发电的应用场合。属于高架桥全封闭声屏障与光伏并网发电相结合技术领域。

背景技术：

随着城市化的快速发展，人口密度以及汽车保有量不断增加，导致部分区域住宅距离城市道路的距离越来越近，城市道路尤其是高架桥道路产生的噪声严重影响附近居民的正常生活。因此通常需要在高架桥道路两侧安装声屏障以减少噪声对附近居民的影响。而现有的道路声屏障系统多为开放式，降噪效果有限。

另一方面，由于声屏障沿着道路铺开，平面面积较大，这为基于声屏障安装光伏发电系统创造了有利条件。但是基于现有开放式声屏障安装光伏发电系统，则光伏组件通常只能竖直安装于道路两侧，由于垂直面上得到的太阳辐射能较少，系统效率不高；同时安装于道路两侧的光伏组件也易因交通事故而糟破坏。

近年来，在部分高档住宅附近的道路上开始应用全封闭声屏障，降噪效果显著优于开放式声屏障。由于全封闭声屏障的造价较高，目前还未得到广泛应用。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为cn201510918457.5，名称为“太阳能光伏发电与铁路的一体化结构”，申请人为：广东大粤新能源科技股份有限公司的发明专利，该专利公开了一种太阳能光伏发电与铁路的一体化结构，它是在沿铁路的上空架设安装了若干由太阳能光伏组件排列而成的单元板，再将单元板有效组合，就可以通过单元板将太阳能转换成电能，再由电网线输送给列车，给列车提供正常运输动力，从而形成铁路太阳能光伏组件一体化结构，节能环保的同时，还能够起到充当铁路线屋面的作用，防止污物、雨雪雾天气和雷电对电网线的影响，从而提铁路路运行安全。

2、专利号为cn201210099380.x，名称为“一种高架道路用太阳能光伏发电系统”，申请人为：常熟市福莱德连接器科技有限公司的发明专利，该专利公开了一种高架道路用太阳能光伏发电系统，其特征在于，包括安装在高架道路两侧起到隔音板功能的太阳能光伏发电板，智能控制器以及逆变器，所述太阳能光伏发电板通过智能控制器与逆变器相连。该发明结构简单，能够利用高架道路两侧的资源，将隔音板的功能和太阳能光伏发电板的功能合二为一，合理利用了城市的资源；在下雨天气，能够将高架道路上雨水聚集起来，将高架上的雨水的势能转换为电能。

3、专利号为cn201720244272.5，名称为“一种利用光伏隔音墙的发电系统”，申请人为：江苏孟弗斯新能源工程有限公司的发明专利，该专利公开了一种利用光伏隔音墙的发电系统，包括隔音墙、柔性薄膜组件、太阳能充放电控制器、蓄电池组、逆变器和交直流负载供电，所述的柔性薄膜组件直接粘在隔音墙上，柔性薄膜组件将光能转化为电能通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；其中，在无光照时，所述的蓄电池组通过太阳能充放电控制器给直流负载供电，同时蓄电池组通过太阳能充放电控制器直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及到光伏发电系统，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，所提出的这些专利都存在一些不足，主要有以下几点：

1、发明专利cn105391132a《太阳能光伏发电与铁路的一体化结构》通过在铁路的上空架设安装太阳能光伏组件形成铁路太阳能光伏组件一体化结构，该发明主要应用于铁路上，且不具有隔音功能。

2、发明专利cn102624287a《一种高架道路用太阳能光伏发电系统》中太阳能光伏组件安装于高架道路两侧，从而形成半封闭式声屏障，而本发明是把太阳能光伏组件安装于全封闭声屏障的顶棚，与上述发明形成显著不同的特征。

3、实用新型专利cn206820534u《一种利用光伏隔音墙的发电系统》是把柔性薄膜光伏组件贴在道路两侧的隔音墙上，同样是形成半封闭声屏障。

所以如何实现全封闭声屏障与光伏并网发电仍有待进一步加以研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有高架桥封闭声屏障所存在的问题，提出一种新型的全封闭声屏障与光伏并网发电的方法及系统装置，该种高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电方法及系统将声屏障的功能和太阳能光伏发电的功能合二为一，有效利用了城市空间，扩展了光伏发电的应用场合。

为了达到这一目的，本发明提供了一种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电方法，在高架桥的顶部上方空间设置全封闭声屏障，且在全封闭声屏障顶部的外表面贴装光伏组件，以光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚，光伏组件在经过串并联之后，通过电缆与安装于高架桥下方的组串式逆变器连接；光伏产生的电量经组串式逆变器、计量电表后输入电网，实现光伏并网发电。

进一步地，所述的全封闭声屏障两侧均匀布置钢柱，钢柱固定于混凝土防撞墙上，光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚安装于由主梁和纵梁构成的光伏组件支架上，其中主梁与钢柱连接，纵梁固定于主梁之上。

进一步地，所述的主梁下设置一个由阻燃材料构成的防火层，且防火层与光伏组件之间留有间隙，构成一个空气对流层；防火层下对称布置led路灯、烟雾警报器。

进一步地，所述的钢柱之间安装隔音板，每隔一定距离在钢柱上交替设置消防箱；所述的隔音板选用5-8mm厚的透明pc中空板。

进一步地，所述的光伏组件通过固定件固定在纵梁上；固定方式是在纵梁上按照光伏组件排布规则开孔或槽，两块光伏组件中间放置有固定件，每个固定件下有压块，通过螺栓压紧固定件与压块和纵梁相结合固定光伏组件。

一种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电系统，包括高架桥和全封闭声屏障系统，全封闭声屏障系统的顶部为光伏组件构成的顶棚，在全封闭声屏障顶部的外表面贴装光伏组件，以光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚；顶棚上的光伏组件串并联之后，通过电缆与安装于高架桥下方的组串式逆变器连接；光伏产生的电量经组串式逆变器、计量电表后输入电网。

进一步地，所述的全封闭声屏障两侧均匀布置钢柱，钢柱固定于混凝土防撞墙上，光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚安装于由主梁和纵梁构成的光伏组件支架上，其中主梁与钢柱连接，纵梁固定于主梁之上。

进一步地，所述的主梁下设置一个由阻燃材料构成的防火层，且防火层与光伏组件之间留有间隙，构成一个空气对流层；防火层下对称布置led路灯、烟雾警报器。

进一步地，所述的钢柱之间安装隔音板，每隔一定距离在钢柱上交替设置消防箱；所述的隔音板选用5-8mm厚的透明pc中空板。

进一步地，所述的光伏组件通过固定件固定在纵梁上；在纵梁上按照光伏组件排布规则开孔或槽，两块光伏组件中间放置有固定件，每个固定件下有压块，通过螺栓压紧固定件与压块和纵梁相结合固定光伏组件。

本发明的优点在于：

本发明以全封闭式声屏障以及光伏发电技术为基础，建立了一种集隔音与发电为一体的高架桥全封闭声屏障光伏并网发电系统，有效利用了城市空间，扩展了光伏发电在城市区域内的应用场合，提高全封闭声屏障的经济性和环境友好性，有助于城市居住环境与道路环境的绿色健康发展。有着如下一些优点：

1、采用全封闭式声屏障具有隔音效果好的特点，并巧妙地将顶棚改为带有光伏发电功能的顶棚，有效地实现了隔音与发电“二合一”组合，实现了全封闭式声屏障的多功能应用；

2、将顶棚部分该造为光伏发电功能的顶棚可以有效吸收顶部阳光，减少阳光对全封闭式声屏障内的照射，降低全封闭式声屏障内的温度；

3、将光伏组件安装在顶棚上，有利于保护光伏组件，提高光伏组件发电的安全性；

4、通过光伏组件发电可以有效解决全封闭式声屏障的照明问题，便于控制和管理；

5、光伏组件安装在顶棚上是光照效果最好的地方，便于实现光伏发电。

附图说明

图1基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电系统平面示意图；

图2基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电系统三维示意图；

图3连接件局部放大图；

图4连接件部分剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1可以看出，本发明涉及一种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电系统，包括高架桥18和全封闭声屏障系统19，全封闭声屏障系统19的顶部为光伏组件1构成的顶棚，在顶部的外表面贴装光伏组件1，以光伏组件1作为全封闭声屏障的顶棚；顶棚上的光伏组件1串并联之后，通过电缆10与安装于高架桥13下方的组串式逆变器11连接；光伏产生的电量经组串式逆变器11、计量电表12后输入电网。

具体结构参见图1所示，所述的基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电系统，该系统包括隔音板5、光伏组件1、钢柱4、防撞墙7、光伏组件支架、组串式逆变器11、计量电表12、电缆10、防火层3、led路灯8、烟雾报警器9、消防箱6。

钢柱4用于全封闭声屏障顶棚的支撑和隔音板5的定位，钢柱4均匀布置在全封闭声屏障两侧面，并固定于防撞墙7上，钢柱4之间安装隔音板5，其中隔音板5选用6mm厚的透明pc中空板；钢柱4采用热镀锌方管，其强度高，具有较好的韧性、塑性、延展性，其合金层与钢基附着牢固；防撞墙7呈梯形状，防止车辆的撞击，同时作为钢柱4的支撑。

光伏组件1作为全封闭声屏障的顶棚，安装于光伏组件支架上，其中光伏组件支架由主梁14和纵梁13构成，主梁14与钢柱4连接，纵梁13固定于主梁14之上。两块光伏组件中间放置有固定件15，每个固定件15下有压块17，通过螺栓16压紧固定件15与压块16和纵梁13相结合。

光伏组件1在经过串并联之后，通过电缆10与安装于高架桥下方的组串式逆变器11连接。光伏产生的电量经组串式逆变器11、计量电表12后输入电网。其中组串式逆变器11和计量电表12安装于高架桥下方通风、阴凉、避雨的地方。

全封闭声屏障内两侧壁每隔一定距离在钢柱4上交替设置消防箱6，每个消防箱6内放置有灭火器。全封闭声屏障顶部安装有防火层3与烟雾报警器9，其中防火层3采用不燃材料并置于光伏组件1下方，且与光伏组件1之间构成一个空气对流层2；在光伏组件1作为全封闭声屏障的顶棚内面的防火层3下方设有led灯8，led灯8对称布置，用于夜间和阴天全封闭声屏障内照明；在光伏组件1全封闭声屏障的顶棚内面的防火层3下方还设有烟雾报警器9，烟雾报警器9也对称布置在防火层3下方，以便对火灾的发生进行及时的相应。

实施例二

实施例二的原理与实施例一是一样的，只是所采用的实时方案有所不同，为一种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电系统，包括高架桥和全封闭声屏障系统，全封闭声屏障系统的顶部为光伏组件构成的顶棚，在顶部的外表面贴装光伏组件，以光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚覆盖物；顶棚上的光伏组件串并联之后，通过电缆与安装于高架桥下方的组串式逆变器连接；光伏产生的电量经组串式逆变器、计量电表后输入电网。

进一步地，所述的全封闭声屏障两侧均匀布置钢柱，钢柱固定于混凝土防撞墙上，光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚安装于由主梁和纵梁构成的光伏组件支架上，其中主梁与钢柱连接，纵梁固定于主梁之上。

进一步地，所述的主梁下设置一个由阻燃材料构成的防火层，且防火层与光伏组件之间留有间隙，构成一个空气对流层；防火层下对称布置led路灯、烟雾警报器。

进一步地，所述的钢柱之间安装隔音板，每隔一定距离在钢柱上交替设置消防箱；所述的隔音板选用5-8mm厚的透明pc中空板。

进一步地，所述的光伏组件通过固定件固定在纵梁上；在纵梁上按照光伏组件排布规则开孔或槽，两块光伏组件中间放置有固定件，每个固定件下有压块，通过螺栓压紧固定件与压块和纵梁相结合固定光伏组件。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例的描述，可以得知，本发明还涉及一种一种基于高架桥全封闭声屏障的光伏并网发电方法，在高架桥的顶部上方空间设置全封闭声屏障，且在全封闭声屏障顶部的外表面贴装光伏组件，以光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚，光伏组件在经过串并联之后，通过电缆与安装于高架桥下方的组串式逆变器连接；光伏产生的电量经组串式逆变器、计量电表后输入电网，实现光伏并网发电。

进一步地，所述的全封闭声屏障两侧均匀布置钢柱，钢柱固定于混凝土防撞墙上，光伏组件作为全封闭声屏障的顶棚安装于由主梁和纵梁构成的光伏组件支架上，其中主梁与钢柱连接，纵梁固定于主梁之上。

进一步地，所述的主梁下设置一个由阻燃材料构成的防火层，且防火层与光伏组件之间留有间隙，构成一个空气对流层；防火层下对称布置led路灯、烟雾警报器。

进一步地，所述的钢柱之间安装隔音板，每隔一定距离在钢柱上交替设置消防箱；所述的隔音板选用5-8mm厚的透明pc中空板。

进一步地，所述的光伏组件通过固定件固定在纵梁上；固定方式是在纵梁上按照光伏组件排布规则开孔或槽，两块光伏组件中间放置有固定件，每个固定件下有压块，通过螺栓压紧固定件与压块和纵梁相结合固定光伏组件。

本发明的优点在于：

本发明以全封闭式声屏障以及光伏发电技术为基础，建立了一种集隔音与发电为一体的高架桥全封闭声屏障光伏并网发电系统，有效利用了城市空间，扩展了光伏发电在城市区域内的应用场合，提高全封闭声屏障的经济性和环境友好性，有助于城市居住环境与道路环境的绿色健康发展。有着如下一些优点：

1、采用全封闭式声屏障具有隔音效果好的特点，并巧妙地将顶棚改为带有光伏发电功能的顶棚，有效地实现了隔音与发电“二合一”组合，实现了全封闭式声屏障的多功能应用；

2、将顶棚部分该造为光伏发电功能的顶棚可以有效吸收顶部阳光，减少阳光对全封闭式声屏障内的照射，降低全封闭式声屏障内的温度；

3、将光伏组件安装在顶棚上，有利于保护光伏组件，提高光伏组件发电的安全性；

4、通过光伏组件发电可以有效解决全封闭式声屏障的照明问题，便于控制和管理；

5、光伏组件安装在顶棚上是光照效果最好的地方，便于实现光伏发电。