光伏农业能源系统的制作方法

本实用新型涉及光伏技术领域，特别是涉及一种光伏农业能源系统。

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。此外，太阳能发电装置采用的光伏组件对太阳能的转换效率低、发电效果不佳。传统的农业光伏发电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。并且，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，有必要针对传统基于农业大棚的光伏发电系统存在的浪费水资源和发电量低的问题，提供一种光伏农业能源系统。

一种光伏农业能源系统，用于设置在地面上，包括支撑架、旋转梁、光伏组件、微喷水管、水泵和储能装置，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，微喷水管通过固定件与旋转梁连接，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。

上述光伏农业能源系统，通过设计驱动梁和立柱组成用于安装光伏组件的支撑架，支撑架上方安装光伏组件，光伏组件通过旋转梁安装在支撑架上，能够实现光伏组件跟随太阳运动的方向而旋转，使光伏组件接收的辐射量增大，大大提高系统发电量。此外，旋转梁上设置有微喷水管，可以解决作物的灌溉问题，不需要挖设沟渠，节约水资源。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，上述光伏农业能源系统具有节约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，旋转梁上开设有通孔，微喷水管放置于旋转梁与支撑部之间，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，旋转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，微喷水管放置于旋转梁与支撑部之间，螺钉穿过通孔插入螺纹孔后，将固定件固定于旋转梁上。

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，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，旋转梁与驱动梁铰接连接。

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为一个实施例中光伏农业能源系统的结构俯视图；

图2为图1所示的光伏农业能源系统的结构主视图；

图3为图1所示的光伏农业能源系统的结构侧视图；

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、旋转梁；30、光伏组件；40、双凸透镜；50、地面；60、补光灯；65、杀虫灯；70、微喷水管；75、水泵；80、储能装置；90、风力发电机；101、立柱；102、驱动梁；103、支撑梁；700、固定件；710、第一固定部；720、第二固定部；730、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3，一实施方式的光伏农业能源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、微喷水管70、光伏水泵75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，微喷水管70通过固定件与旋转梁20连接，光伏水泵75与微喷水管70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，可以根据农业光伏系统的占地面50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30以固定角度安装的系统来说，跟踪旋转式的支架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，立柱101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光伏农业能源系统，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30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，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，上述光伏农业能源系统还包括双凸透镜40，双凸透镜40与旋转梁20连接，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30背面的区域始终有光照反射到光伏组件30表面，使光伏组件30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。

微喷水管70通过固定件700安装在旋转梁20上方。在一个实施例中，如图4所示，固定件700包括第一固定部710、第二固定部720、支撑部730和锁紧件，支撑部730的两端分别与第一固定部710和第二固定部720连接，第一固定部710与第二固定部720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，旋转梁20上开设有通孔，微喷水管70放置于旋转梁20与支撑部730之间，锁紧件穿过通孔与第一固定部710和第二固定部720连接。具体的，固定件700呈U型，安装微喷水管70时，将微喷水管70横向放置于旋转梁20上方，将固定件700套在微喷水管70上，固定件700的支撑部730与微喷水管70接触，锁紧件穿过旋转梁20上的通孔后与固定件700的第一固定部710和第二固定部720锁紧，从而将微喷水管70固定在旋转梁20上。

在另一个实施例中，如图5所示，固定件700包括第一固定部710、第二固定部720、支撑部730和螺钉，旋转梁20上开设有与螺钉配合的螺纹孔，第一固定部710和第二固定部720上均开设有连接部，连接部上开设有通孔，微喷水管70放置于旋转梁20与支撑部730之间，螺钉穿过通孔插入螺纹孔后，将固定件700固定于旋转梁20上。本实例中的固定件700与上一实施例中的固定件700的不同之处在于，本实施例中的固定件700的第一固定部710与第二固定部720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70时，将微喷水管70横向放置于旋转梁20开设螺纹孔的位置处上方，将固定件700套在微喷水管70上，固定件700的支撑部730与微喷水管70接触，螺钉穿过第一固定部710与第二固定部720的通孔并插入旋转梁20的螺纹孔后锁紧，从而将微喷水管70固定在旋转梁20上。

在又一个实施例中，固定件700包括第一固定件、第二固定件、螺钉和螺母，第一固定件包括第一支撑部、第一固定部和第二固定部，第二固定件包括第二支撑部、第三固定部和第四固定部，第一固定部与第三固定部的对应位置处、第二固定部与第四固定部的对应位置处均开设有连接通孔，第一支撑部与旋转梁20接触连接，微喷水管70放置于旋转梁20与第二支撑部之间，螺钉穿过第一固定件和第二固定件的连接通孔并用螺母将第一固定件与第二固定件锁紧。具体的，在本实施例中，第一固定件与第二固定件的结构与上一实施例中固定件的结构相同，安装微喷水管70时，将第一固定件套在旋转梁20的上方，微喷水管70放置于与第一固定件对应位置处的下方，将第二固定件套在微喷水管70上，第二固定件与第一固定件的连接通孔对齐后，将螺钉穿过第一固定件和第二固定件的通孔后用螺母锁紧，从而将微喷水管70固定在旋转梁20上。

在再一实施例中，固定件还包括固定螺钉，本实施例与上一实施例不同的是，本实施例中第一支撑部的中心位置处开设有通孔，旋转梁20上开设有螺纹孔，第一支撑部通过固定螺钉与旋转梁20连接，第一固定件与旋转梁20固定连接，可以使固定件对微喷水管70的承载更加稳固。

微喷水管70上开设有多个微喷水孔，微喷水管70与水泵75连接，水泵75分别与光伏组件30和储能装置80连接。光伏组件30与储能装置80为水泵75提供动力电源，当储能装置80中储存的电源充足时，储能装置80对水泵75供电，当储能装置80中储存的电源不足时，可以由光伏组件30发电直接对水泵75供电。在一实施例中，水泵75为光伏水泵，光伏水泵可以实现自给供电。

水泵75抽水泵入微喷水管70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75的工作和水泵75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，在一实施例中，上述光伏农业能源系统还包括多个补光灯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，上述光伏农业能源系统还包括杀虫灯65，杀虫灯65与驱动梁102连接，且杀虫灯65与储能装置80连接。杀虫灯65可以通过连接挂钩与驱动梁102连接，连接挂钩一端与杀虫灯65连接，另一端设置有挂钩，挂钩与驱动梁102挂接连接。杀虫灯65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，光伏农业能源系统还包括风力发电机90，风力发电机90安装在支架上，且风力发电机90与储能装置80电连接。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，是上述光伏农业能源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、杀虫灯65、光伏水泵75和电机使用，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、杀虫灯65、光伏水泵75和电机提供电能，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。

上述光伏农业能源系统通过将光伏组件30安装在旋转梁20上，能够实现光伏组件30跟随太阳运动的方向而旋转，使光伏组件30接收的辐射量增大，大大提高系统发电量。此外，旋转梁20上设置有微喷水管70，可以解决作物的灌溉问题，不需要挖设沟渠，节约水资源。微喷水管70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。

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。