一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，包括光伏电站系统、光伏水泵系统、沙漠给水灌溉系统、防风固沙系统及沙漠绿化系统，其中，光伏电站系统包括数列平行间隔排列的光伏组件单元及处理单元，各光伏组件单元均连接处理单元，产生电能；所述防风固沙系统包括数个方草格阵列，所述方草格阵列设于光伏组件单元所在地面，以及光伏电站系统的外围区域；所述沙漠绿化系统位于沙漠绿化系统的方草格阵列中，光伏水泵系统包括水泵及储水装置，水泵将地下水泵至储水装置中；沙漠给水灌溉系统包括主输水管道、数条分输水管道及数个喷洒装置。此系统可在满足新能源光伏系统发电的功能基础上，最大化地利用并优化荒漠土地进行沙漠治理。
【专利说明】一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，特别涉及一种将光伏发电系统与沙漠治理系统相互结合并互为补充的整体式沙漠光伏电站系统，以求创造出一种全寿命周期系统化光伏电站沙漠治理模式。
【背景技术】
[0002]中国光伏产业发展迅速，大型光伏电站(占地300亩以上)大规模建设应用，据不完全统计，2013年中国新增光伏装机容量介于13?14GW之间，约占到全球总装机容量的三分之一。
[0003]目前中国光伏市场主要有以下特点:1)就安装容量及规模考量，公共事业级地面安装系统占据主导地位；2)甘肃、新疆以及青海三省总装机量占中国总规模的比例为42% -45% ；3)分布式光伏市场份额正持续增长。
[0004]我国西北地区由于其得天独厚的地理及资源条件，近年光伏电站装机容量迅猛增长。西北地区主要为太阳能资源一类、二类地区，年日照时数不小于2200h，具有利用太阳能的良好资源条件；西北地区由于特殊的生态自然环境，沙漠、戈壁等区域相对较大，由于光伏电站的占地特殊性，因此西北地区大规模的荒漠戈壁土地非常适合建设大型的光伏电站。
[0005]但是针对光伏电站建立在荒漠戈壁土地上的同时，考虑到与荒漠戈壁等土地治理的互补，已经成为提升光伏电站土地利用率的关键所在。
[0006]目前常见的西北荒漠戈壁光伏电站的建设，仅仅是解决了荒漠戈壁土地的利用问题，而针对电站占地区域的土壤沙漠化治理，至今未有相关思路并大规模推广应用。并且荒漠戈壁区域自然环境恶劣，广大的西北地区春秋季节为沙尘暴多发季节，如不将荒漠戈壁综合防风固沙并绿化治理与光伏电站的建设相互结合，就会产生较为严重的荒漠戈壁水土流失，更大程度上破坏自然环境，同时对光伏电站自身也会产生安全隐患。
[0007]正是基于以上分析，本案由此产生。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的，在于提供一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其可在满足新能源光伏系统发电的功能基础上，最大化地利用并优化荒漠土地进行沙漠治理。
[0009]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0010]一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，包括光伏电站系统、光伏水泵系统、沙漠给水灌溉系统、防风固沙系统及沙漠绿化系统，其中，光伏电站系统包括数列平行间隔排列的光伏组件单元及处理单元，各光伏组件单元均连接处理单元，产生电能；所述防风固沙系统包括数个方草格阵列，所述方草格阵列设于光伏组件单元所在地面，以及光伏电站系统的外围区域；所述沙漠绿化系统位于防风固沙系统的方草格阵列中；所述光伏水泵系统包括水泵及储水装置，水泵以光伏电站系统产生的电能驱动，将地下水泵至储水装置中；所述沙漠给水灌溉系统包括主输水管道、数条分输水管道及数个喷洒装置，主输水管道的一端连接储水装置，另一端分别连接各分输水管道的一端，而所述分输水管道沿各光伏组件单元平行敷设，其另一端对应安装喷洒装置，并分别与光伏电站系统、沙漠绿化系统对应设置，为光伏电站系统提供清洗用水，为沙漠绿化系统提供灌溉用水。
[0011]上述各光伏组件单元包括光伏组件、组件支架和单元基础，所述单元基础为两列平行的支撑架，其一端固定于地面，另一端分别与组件支架的背面固定，使组件支架具有预定倾角；而光伏组件固定于组件支架的正面。
[0012]上述处理单元包括顺序连接的汇流箱和逆变器，所述光伏组件的输出端连接汇流箱的输入端，从而实现电流的汇集及逆变。
[0013]上述处理单元还包括升压变压器，所述升压变压器的输入端连接前述逆变器的输出端，而升压变压器的输出端接入电网，进而实现集电升压并入电网及自身供电功能。
[0014]上述沙漠治理系统还包括沙漠温室系统，所述沙漠温室系统设置在防风固沙系统围成的区域内，且位于所述光伏电站系统的后方，沙漠温室系统的供水及供电均来自本系统自身，由光伏电站系统获取电源，且所述沙漠温室系统中还设置有喷洒装置用于供水。
[0015]上述沙漠治理系统还包括生态种植系统，所述生态种植系统利用光伏组件单元前后固有的间距要求，设置在相邻两列光伏组件单元之间，且所述生态种植系统中还设置有喷洒装置用于供水。
[0016]采用上述方案后，本实用新型将光伏电站系统与沙漠治理系统相结合，互为补充，互为支撑，其根本目的是创造出一种最优化利用荒漠土地的开发模式，在满足新能源光伏系统发电的功能上，最大化地利用荒漠土地并进行沙漠治理，实现一种一般传统光伏电站所不具备的25年全寿命周期系统化沙漠治理模式，能够很好地解决传统大型地面光伏电站对项目占地区域土地沙漠化治理的缺失。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的整体架构图；
[0018]图2是图1的局部剖面示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0020]本实用新型提供一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，包括光伏电站系统1、防风固沙系统2、沙漠绿化系统3、光伏水泵系统4、沙漠给水灌溉系统5、沙漠温室系统6及生态种植系统7，下面分别介绍。
[0021]如图1并结合图2所示，光伏电站系统I包括数列平行间隔排列的光伏组件单元11，以及将所有光伏组件单元11产生的电能进行处理的处理单元，其中，各光伏组件单元11均包括光伏组件111、组件支架112和单元基础113，所述单元基础113为两列平行设置的支撑架，其一端固定于地面，另一端分别与组件支架112的背面连接，使组件支架112所在平面相对地面形成一定倾角，而光伏组件111则固定设置在组件支架112的正面，这样可根据所在位置及季节计算太阳的照射角度，从而调整该倾角，使光伏组件111接受的太阳光辐射最大，获得最佳的发电效率。光伏组件单元11由于自身的高度与倾角，实现了吸收阳光辐射转化为电能的发电功能，也实现了对下方地面的阴影遮挡，减少沙漠地表辐射。
[0022]所述处理单元包括顺序连接的汇流箱和逆变器，所述光伏组件111的输出端连接汇流箱的输入端，光伏组件111输出的直流电经过汇流箱汇流后，通过逆变器输出交流电，可用于厂区内部各系统用电及生活用电；还可在逆变器的输出端连接升压变压器，将交流电升压后送入电网，实现经济效益。
[0023]所述防风固沙系统包括数个方草格阵列，所述方草格阵列设于光伏组件单元所在地面，以及光伏电站系统的外围区域，具体可设置在每个光伏组件单元中两列支撑架之间的地表，以及厂区外围区域，从而充分利用光伏组件单元高出地面并保持最佳倾角的特点。
[0024]所述光伏水泵系统包括水泵及储水装置，水泵以光伏电站系统产生的电能驱动，将地下水泵至储水装置中，所述储水装置可采用储水罐或储水塔。
[0025]所述沙漠给水灌溉系统包括主输水管道、数条分输水管道及数个喷洒装置，主输水管道的一端连接储水装置，另一端分别连接各分输水管道的一端，而所述分输水管道沿各光伏组件单元平行敷设，其另一端对应安装喷洒装置，并分别与光伏电站系统、沙漠绿化系统对应设置，为光伏电站系统提供清洗用水，为沙漠绿化系统提供灌溉用水。
[0026]光伏水泵系统与沙漠给水灌溉系统是实现沙漠治理的主要系统，将二者相结合，其电力来自于光伏电站系统自发电量，设备及管道布置依托于光伏电站系统，在实现电站给排水系统功能及电站组件清洗功能的基础上，进一步实现沙漠绿化种植供水的功能。
[0027]所述沙漠绿化系统与防风固沙系统相配合，利用光伏电站厂区内部由于前后排列的光伏组件单元避免阴影遮挡而形成的标准间距，进行绿化种植。光伏组件单元由于自身的高度与倾角，实现了吸收太阳光辐射转化为电能的发电功能，也实现了对光伏组件单元下方地面的阴影遮挡，减少沙漠地表辐射功能，从而为绿化种植治理沙漠提供了极具创造性的保障。
[0028]所述沙漠温室系统设置在防风固沙系统围成的区域内，且位于所述光伏电站系统的后方，而生态种植系统设置在相邻两列光伏组件单元之间。利用光伏水泵系统与沙漠给水灌溉系统实现沙漠温室系统的供水，利用光伏电站系统自身的发电功能实现沙漠温室系统的供电，从而将沙漠生态治理与温室种植相互结合，在治理的同时实现高科技农业的示范应用，无需远距离输水输电。
[0029]以新疆伊犁地区为例，设定本实用新型所在区域为沙漠或者戈壁区域，光伏组件单元包括光伏组件、组件支架及单元基础，众多光伏组件单元经汇流箱、逆变器、升压变压器及集电线路等大型地面光伏电站设备，共同组成传统的大型地面光伏电站系统。
[0030]在北半球，对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南，根据计算分析，当光伏组件的最佳倾角为朝向正南方向39度时,全年日平均太阳总福射量最大。阵列倾角确定后，南北向前后阵列间要留出合理的间距12m，以免前后出现阴影遮挡。
[0031]光伏组件高出地面并保持最佳倾角，具有遮挡风及模块化的组成优势，将这种模块化与防风固沙的模块化沙障设计相互结合，实现两者合二为一的防风固沙功能。在每个组件支架的单元基础之间，在厂区外围区域，进行方草格固沙及绿化处理。利用光伏组件南北前后阵列之间12m的间距，进行沙漠生态种植，种植当地较为有经济价值的沙漠作物。
[0032]利用厂区光伏电站系统所发电力，利用厂区自身给排水设备及管道布置，在实现电站给排水系统功能及电站组件清洗功能的基础上，进一步升级优化为沙漠绿化种植供水的功能，在光伏组件前后间距区域安装沙漠给水灌溉系统，既能实现对后排组件的清洗，又能对沙漠生态种植区域进行给水灌溉。
[0033]由于光伏组件单元自身角度及高度的作用，会在前后间距区域产生一个周期性的组件阴影遮挡区域，从而缓解原有沙漠戈壁地区太阳辐射及地面蒸发量较大的问题。因此，可以利用阴影遮挡区域进行沙漠生态种植。
[0034]在一定数量的光伏组件单元之后，建造沙漠温室系统，利用光伏水泵系统与沙漠给水灌溉系统实现温室的供水，利用光伏电站自身发电功能实现温室的供电，从而将沙漠生态治理与温室种植相互结合，在治理的同时实现高科技农业的示范应用，无需远距离输水输电。
[0035]需要说明的是，在实际操作中，本实用新型可以模块化，以防风固沙系统围成的区域作为一个单位，在该区域内设置本实用新型的组成元素，实现用水用电的自给，从而有利于本实用新型的推广应用，根据单位占地面积场地整体用水需求设计光伏水泵系统的扬程及储水容量，利用储水塔或者储水罐实现水的储存。一个单位占地面积的场地对应一个光伏水泵系统，从而实现场地用水的循环利用。
[0036]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
【权利要求】
1.一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其特征在于:包括光伏电站系统、光伏水泵系统、沙漠给水灌溉系统、防风固沙系统及沙漠绿化系统，其中，光伏电站系统包括数列平行间隔排列的光伏组件单元及处理单元，各光伏组件单元均连接处理单元，产生电能；所述防风固沙系统包括数个方草格阵列，所述方草格阵列设于光伏组件单元所在地面，以及光伏电站系统的外围区域；所述沙漠绿化系统位于防风固沙系统的方草格阵列中；所述光伏水泵系统包括水泵及储水装置，水泵以光伏电站系统产生的电能驱动，将地下水泵至储水装置中；所述沙漠给水灌溉系统包括主输水管道、数条分输水管道及数个喷洒装置，主输水管道的一端连接储水装置，另一端分别连接各分输水管道的一端，而所述分输水管道沿各光伏组件单元平行敷设，其另一端对应安装喷洒装置，并分别与光伏电站系统、沙漠绿化系统对应设置，为光伏电站系统提供清洗用水，为沙漠绿化系统提供灌溉用水。
2.如权利要求1所述的一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其特征在于:所述各光伏组件单元包括光伏组件、组件支架和单元基础，所述单元基础为两列平行的支撑架，其一端固定于地面，另一端分别与组件支架的背面固定，使组件支架具有预定倾角；而光伏组件固定于组件支架的正面。
3.如权利要求2所述的一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其特征在于:所述处理单元包括顺序连接的汇流箱和逆变器，所述光伏组件的输出端连接汇流箱的输入端。
4.如权利要求3所述的一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其特征在于:所述处理单元还包括升压变压器，所述升压变压器的输入端连接前述逆变器的输出端，而升压变压器的输出端接入电网。
5.如权利要求1所述的一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其特征在于:所述沙漠治理系统还包括沙漠温室系统，所述沙漠温室系统设置在防风固沙系统围成的区域内，且位于所述光伏电站系统的后方；所述沙漠温室系统由光伏电站系统获取电源，且所述沙漠温室系统中还设置有喷洒装置。
6.如权利要求1所述的一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其特征在于:所述沙漠治理系统还包括生态种植系统，所述生态种植系统设置在相邻两列光伏组件单元之间，且所述生态种植系统中还设置有喷洒装置。
7.如权利要求1所述的一种与光伏电站相结合的沙漠治理系统，其特征在于:所述光伏水泵系统中的储水装置采用储水罐或储水塔。
【文档编号】A01G25/02GK203942885SQ201420333005
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】王庆, 陈世明, 王芳, 田顺庆 申请人:江苏印加新能源科技发展有限公司