一种角度可调的聚光分频光伏农业系统

本发明涉及太阳能光伏，具体涉及一种角度可调的聚光分频光伏农业系统。

背景技术：

1、传统化石能源储量有限且不可再生，当前社会大规模使用化石能源致使能源锐减并且导致二氧化碳排放增加，造成全球气候变暖，从而引发一系列环境问题；为了解决能源环境问题，人类不断寻求可再生的绿色能源；太阳能作为一种清洁高效、储量大、安全、便利的可再生能源，受到许多学者的广泛关注。

2、随着人口增长和城市化进程加快，农业面临着土地资源减少、耕地质量下降等一系列挑战。太阳能光伏技术领域采用廉价的聚光光学元件来降低大面积铺设光伏电池的成本，同时电池转换效率的提升也为“光伏+农业”的新模式提供了高效耕种的便利条件。

3、在传统的光伏农业系统中，光伏电池板的布置方式和角度固定，且通过加大间距来减少光伏组件对植物的遮挡仍会占用较多土地资源，限制每亩土地的发电量，无法最大程度地利用太阳能。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种角度可调的聚光分频光伏农业系统，可应用于太阳能光伏技术领域，尤其是可应用于土地资源紧张且能源较少的地区，不仅解决了能源环境的问题，而且同时达到兼具解决土地资源紧张的目的，具有制作简单、维护方便，聚光效率高，结构简单、成本低、节约土地资源的优点。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种角度可调的聚光分频光伏农业系统，包括多个聚光光伏单元和余热回收利用单元，多个聚光光伏单元都用于设置植物的上方，多个聚光光伏单元都与余热回收利用单元相连接；

4、聚光光伏单元包括两片高透光聚光板、光伏电池和电池背板冷却通道；光伏电池安装在电池背板冷却通道的上部，两片高透光玻璃分别可转动倾斜布置在光伏电池两侧的电池背板冷却通道上；

5、余热回收利用单元包括储热罐，储热罐与多个电池背板冷却通道相连通。

6、可选的，聚光光伏单元还包括分频膜，每一个高透光玻璃上都铺设有分频膜。

7、可选的，每一个聚光光伏单元中的两片高透光玻璃背离光伏电池的端部相互远离。

8、可选的，聚光光伏单元还包括匀光板，匀光板的一个板面形成有压槽结构，每个电池背板冷却通道的两侧都连接有匀光板。

9、可选的，多个电池背板冷却通道通过管道依次相连通。

10、可选的，角度可调的聚光分频光伏农业系统还包括循环单元，循环单元包括蒸发器、涡轮机和冷凝器，蒸发器内具有第一换热管和第二换热管，第一换热管的两端与储热罐相连通；第二换热管的出口连接涡轮机的入口，涡轮机的出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口连接第二换热管的入口。

11、可选的，循环单元还包括加压泵，加压泵连接在冷凝器的出口和第二换热管的入口之间。

12、可选的，第二换热管内的换热工质为二氧化碳。

13、可选的，储热罐包括热罐和冷罐，热罐的进水口与电池背板冷却通道的出水口相连通，热罐的出水口与第一换热管的进水口相连通，冷罐的进水口与第一换热管的出水口相连通，冷罐的出水口与电池背板冷却通道的进水口相连通。

14、可选的，余热回收利用单元还包括阀门、水泵和止回阀，阀门安装在热罐的进水口与电池背板冷却通道的出水口之间的管路上；止回阀和水泵依次串联在冷罐的出水口与电池背板冷却通道的进水口之间的管路上。

15、本发明的效果在于：

16、全光谱太阳能通过分频膜后，红蓝光波段有效的被分离出来，经过高透光玻璃透射至植物表面进行光合作用，通过将两片高透光玻璃倾斜设置，将分频膜分离后的波段反射汇聚至光伏电池表面产生电能和低温热能；通过设计高透光玻璃角度可转动调节，可以根据太阳仰角的变化收集尽可能多的反射辐射，提高能量的利用率；通过设置循环单元，将系统产生的热能通过涡轮机转化为电能；通过设置储热罐的热罐和冷罐，确保能量能够循环利用；通过设置余热回收利用单元，降低光伏电池表面温度的同时还可将低温热能储存利用；通过设计匀光板单元，解决光伏电池遮挡问题的同时优化了光强的分布。具有结构简单、维护方便、成本低、聚光效率高、节约土地资源的优点。。

技术特征：

1.一种角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，包括多个聚光光伏单元和余热回收利用单元，多个所述聚光光伏单元都用于设置植物的上方，多个所述聚光光伏单元都与所述余热回收利用单元相连接；

2.如权利要求1所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，所述聚光光伏单元还包括分频膜，每一个所述高透光玻璃上都铺设有所述分频膜。

3.如权利要求1所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，每一个所述聚光光伏单元中的两片所述高透光玻璃背离所述光伏电池的端部相互远离。

4.如权利要求1所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，所述聚光光伏单元还包括匀光板，所述匀光板的一个板面形成有压槽结构，每个所述电池背板冷却通道的两侧都连接有所述匀光板。

5.如权利要求1所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，多个所述电池背板冷却通道通过管道依次相连通。

6.如权利要求1～5任一项所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，还包括循环单元，所述循环单元包括蒸发器、涡轮机和冷凝器，所述蒸发器内具有第一换热管和第二换热管，所述第一换热管的两端与所述储热罐相连通；所述第二换热管的出口连接所述涡轮机的入口，所述涡轮机的出口连接所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连接所述第二换热管的入口。

7.如权利要求6所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，所述循环单元还包括加压泵，所述加压泵连接在所述冷凝器的出口和所述第二换热管的入口之间。

8.如权利要求6所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，所述第二换热管内的换热工质为二氧化碳。

9.如权利要求6所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，所述储热罐包括热罐和冷罐，所述热罐的进水口与所述电池背板冷却通道的出水口相连通，所述热罐的出水口与所述第一换热管的进水口相连通，所述冷罐的进水口与所述第一换热管的出水口相连通，所述冷罐的出水口与所述电池背板冷却通道的进水口相连通。

10.如权利要求9所述的角度可调的聚光分频光伏农业系统，其特征在于，所述余热回收利用单元还包括阀门、水泵和止回阀，所述阀门安装在所述热罐的进水口与所述电池背板冷却通道的出水口之间的管路上；所述止回阀和所述水泵依次串联在所述冷罐的出水口与所述电池背板冷却通道的进水口之间的管路上。

技术总结
本发明申请涉及一种角度可调的聚光分频光伏农业系统，包括多个聚光光伏单元和余热回收利用单元，聚光光伏单元包括两片高透光聚光板、光伏电池和电池背板冷却通道；光伏电池安装在电池背板冷却通道的上部，两片高透光玻璃分别可转动倾斜布置在光伏电池两侧的电池背板冷却通道上，余热回收利用单元包括储热罐，储热罐与多个电池背板冷却通道相连通；高透光玻璃可以根据太阳照射的角度进行适应性的转动调节，从而根据太阳仰角的变化收集尽可能多的反射辐射，使太阳光更均匀地覆盖光伏电池，提高光伏电池将太阳能转化成电能的能量的利用率；而电池背板冷却通道内部设置流动的冷水，能够带走光伏电池转化电能产生的热量。

技术研发人员：胡玥,梁晓敏,李飘飘,王洪超,徐进霞,姚育成,吕辉
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15