CN105191698A - 一种智能型光伏农业大棚 - Google Patents
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Abstract
一种智能型光伏农业大棚，棚顶上方间隔铺设透光带和太阳能电池，太阳能电池依次通过光伏汇流装置、太阳能控制器与蓄电池电连接；太阳能控制器与蓄电池之间设置电压检测装置；太阳能控制器依次通过程控单刀双掷开关、并网逆变器与交流电网电连接；程控单刀双掷开关由并网控制器控制；蓄电池经DC/AC逆变器分别与照明装置、自动灌溉装置、温湿度检测装置电连接；光伏汇流装置、太阳能控制器、蓄电池、程控单刀双掷开关、并网逆变器、并网控制器、DC/AC逆变器和电压检测装置集成于控制柜，控制柜设置有人机交互界面。本发明保证棚内光照量，实现棚内电能的光伏发电供给；光伏发电系统还接入交流电网，将过余电能并网发电，提高太阳能的利用率。
Description
技术领域
本发明属于清洁能源技术领域，涉及一种太阳能光伏发电的农业大棚，具体涉及一种可以实现智能控制的光伏农业大棚。
背景技术
我国许多地区普遍采用温室技术来培植各种水果、蔬菜。目前，温室条件的实现多采用塑料薄膜大棚的形式。这种大棚是通过透光和保温来栽培植物的设施，为植物的生长提供生长条件。塑料薄膜大棚的主要缺点是大棚的透光性、抵抗自然灾害能力较差，其使用寿命短，还有废弃的塑料薄膜不易降解，已成为现代农业发展需要克服的问题。
塑料大棚的透光率低，引起植物光合作用不足，从而造成农产品的叶绿素、糖分等含量受到影响。同时大棚的升温、保温一直是搅扰农户的重点问题，大棚内所需的光照、温度对于农作物的影响非常重要。为补充植物生长所需的光照、温度，农户往往采取在大棚内安装照明装置的措施，但照明装置耗电量较大，不符合环保新型农业发展需求。因此，如何进行对农业大棚进行改进，使得其既保证农作物生长的光照和温度，又能实现能源的节约，是一项影响未来农业发展的重要问题。
随着光伏技术的发展，开发和利用太阳能资源，已逐步变为现实。在农业节能领域，光伏农业大棚成为发展的新趋势。然而，现有的光伏农业大棚多将太阳能电池板全部设置在大棚棚顶，太阳能电池板占据了棚顶的全部空间。这样由于太阳能电池板吸收了绝大多数的阳光，使得棚内的作物无法吸收到自然光照，影响作物的生长。即使采用能透过部分波长太阳光如蓝光和紫光的太阳能电池膜也不能解决上述问题，因为作物生长需要更全面的光谱。同时，对于过余的太阳能发电的电能，也没有有效地收集措施，造成了能源的不充分利用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有光伏农业大棚，阻碍了作物对阳光的吸收以及不能存储过余的太阳能发电的电能，造成能源的不充分利用的技术问题。本发明提供了一种智能型光伏农业大棚，不仅能有效减弱了太阳能电池对作物光合作用的影响，又能保证棚内的光照，同时多余的太阳能发电电能还可以进行并网发电，还可以实现大棚内环境的智能化控制。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种智能型光伏农业大棚，包括由棚体支架和棚顶支架构成的大棚主体，设置在棚顶支架下方的照明装置，设置在大棚主体内部的自动灌溉装置、温湿度检测装置，以及设置在大棚主体内部或外部的控制柜。特别地，在所述棚顶支架的上方间隔铺设透光带和太阳能电池，太阳能电池依次通过光伏汇流装置、太阳能控制器与蓄电池电连接；在太阳能控制器与蓄电池之间设置有用于检测蓄电池电压的电压检测装置。
其中，所述太阳能控制器依次通过程控单刀双掷开关、并网逆变器与交流电网电连接；程控单刀双掷开关的开闭状态由并网控制器控制。
所述蓄电池通过DC/AC逆变器分别与照明装置、自动灌溉装置、温湿度检测装置电连接。
所述光伏汇流装置、太阳能控制器、蓄电池、程控单刀双掷开关、并网逆变器、并网控制器、DC/AC逆变器和电压检测装置均集成在所述的控制柜中，控制柜上设置有人机交互界面。
对所述的智能型光伏农业大棚进行优化，在大棚主体的底部还设置有LED光谱照明灯，LED光谱照明灯通过DC/AC逆变器与蓄电池电连接。
根据所给的实施例，作为一个优选的实施方式，所述透光带采用柔性透光膜，所述太阳能电池为太阳能电池膜。
进一步地，对太阳能电池膜进行优选，所述太阳能电池膜为有机薄膜太阳能电池，或非晶硅薄膜太阳能电池，或柔性太阳能电池膜。
与现有农业大棚相比，本发明产生的有益效果主要体现在：
本发明给出了一种结构和功能优化的光伏农业大棚，通过设置间隔排列的透光带及太阳能电池，既能实现太阳能发电，又能保证棚内的光照量，实现大棚内的照明装置、自动灌溉装置、温湿度检测装置全部由光伏发电供给，节约能源。同时，本发明的光伏发电系统还接入了交流电网，对于过余的光伏发电电能可以实现并网发电，提高了太阳能的利用率。
本发明的优选的实施方式中，电压检测装置检测蓄电池电压，当蓄电池满足设定值时，并网控制器控制程控单刀双掷开关切换，向交流电网并网发电；电压检测装置检测蓄电池电压，当蓄电池低于设定值时，并网控制器控制程控单刀双掷开关切换，向蓄电池充电。保证优先满足大棚的自身供电需求。
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明，但其不构成对本发明的限制。
附图说明
图1是本发明所述的智能型光伏农业大棚的外部结构示意图。
图2是本发明所述的智能型光伏农业大棚的工作原理示意图。
附图标记说明：1、大棚主体；2、棚体支架；3、棚顶支架；4、棚顶；5、透光带；6、太阳能电池；7、光伏汇流装置；8、太阳能控制器；9、蓄电池；10、交流电网；11、DC/AC逆变器；12、并网控制器；13、程控单刀双掷开关；14、照明装置；15、自动灌溉装置；16、温湿度检测装置；17、LED光谱照明灯；18、并网逆变器；19、电压检测装置；20、控制箱；21、人机交互界面。
具体实施方式
为了便于理解本发明的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。
为了解决现有的光伏农业大棚，太阳能电池阻碍作物对阳光的吸收及对于过余的太阳能发电的电能没有有效地收集措施，造成了能源的不充分利用的问题，本实施例提供了一种如图1所示的一种智能型光伏农业大棚。该智能型光伏农业大棚解决上述技术问题的原理如图2所示。
如图1所示，与现有的农业大棚的基本结构类似，包括大棚主体1，所述大棚主体1由支撑在地面上的棚体支架2和棚顶支架3构成，棚顶支架3设置在棚体支架2的上端部，即棚体支架2支撑棚顶支架3。在棚顶支架3上固定设置照明装置14，照明装置14可以为棚内作物补充光照，尤其为作为顶部的植物组织补充充足的光照。在大棚主体1内部还设有自动灌溉装置15、温湿度检测装置16。控制柜20可以安装在大棚主体1的内部或外部，通常而言，控制柜20安装在大棚主体1的外部，以节省大棚主体1内部的空间。
与现有的农业大棚不同的是，在所述棚顶支架3的上方（即棚顶4所指示的部位）间隔铺设透光带5和太阳能电池6。通过设置间隔排列的透光带5及太阳能电池6，既能实现太阳能发电，又能保证棚内的光照量，改善了作物的生长条件。
如图2所示，太阳能电池6依次通过光伏汇流装置7、太阳能控制器8与蓄电池9电连接。太阳能电池6将太阳光能转化为电能，并可以存贮在蓄电池9中。在太阳能控制器8与蓄电池9之间的电路上设置有用于检测蓄电池9电压的电压检测装置19。
电压检测装置19检测蓄电池9电压，当蓄电池9满足设定值时，并网控制器12控制程控单刀双掷开关13切换，向交流电网10并网发电；当蓄电池9低于设定值时，并网控制器12控制程控单刀双掷开关13切换，向蓄电池9充电。通过这种措施保证优先满足大棚的自身供电需求。
除此之外，本实施例的光伏农业大棚还可以实现并网发电，即电压检测装置19检测蓄电池9电压，当蓄电池9满足设定值时，并网控制器12控制程控单刀双掷开关13切换，向交流电网10并网发电。所述太阳能控制器8还依次通过程控单刀双掷开关13、并网逆变器18与交流电网10电连接。其中，程控单刀双掷开关13的开闭状态由并网控制器12控制。
所述蓄电池9通过DC/AC逆变器11分别与照明装置14、自动灌溉装置15、温湿度检测装置16电连接。优选地，所述大棚主体1底部还设置有LED光谱照明灯17，LED光谱照明灯17通过DC/AC逆变器11与蓄电池9电连接。因此，照明装置14、自动灌溉装置15、温湿度检测装置16和LED光谱照明灯17正常工作所需的电能均由蓄电池9直接提供。
所述光伏汇流装置7、太阳能控制器8、蓄电池9、程控单刀双掷开关13、并网逆变器18、并网控制器12、DC/AC逆变器11和电压检测装置19均集成在所述的控制柜20中，控制柜20上设置有人机交互界面21。人机交互界面21可以采用触摸屏，大棚种植户通过人机交互界面21可以知晓蓄电池9的存电量，进而决定是启动存电模式还是并网发电的模式。此外，通过人机交互界面21还可以控制照明装置14、自动灌溉装置15、温湿度检测装置16和LED光谱照明灯17的工作状态。
作为优选，所述棚顶4为弧形或三角形。棚顶4包括间隔排列的透光带5及太阳能电池6，透光带5可以保证阳光照射如大棚，太阳能电池6用于光伏发电，既能实现太阳能发电，又能保证棚内的光照量，实现大棚内的照明装置14、自动灌溉装置15、温湿度检测装置16、LED光谱照明灯17全部由光伏发电供给，节约能源。
本实施例中，通过光伏汇流装置7将太阳能电池6的电流进行汇流，通过太阳能控制器8控制汇流电流的流向，汇流电流一方面为蓄电池9充电，另一方面通过并网逆变器18将直流电转换为交流电并入交流电网10，对于过余的光伏发电电能可以实现并网发电，提高了太阳能的利用率。
作为优选的实施方式，所述透光带5为透光膜。所述太阳能电池6为太阳能电池膜。所述太阳能电池膜可以选用有机薄膜太阳能电池，或非晶硅薄膜太阳能电池，或柔性太阳能电池膜。
上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (4)
1.一种智能型光伏农业大棚，包括由棚体支架和棚顶支架构成的大棚主体，设置在棚顶支架下方的照明装置，设置在大棚主体内部的自动灌溉装置、温湿度检测装置，以及设置在大棚主体内部或外部的控制柜，其特征在于，
所述棚顶支架的上方间隔铺设透光带和太阳能电池，太阳能电池依次通过光伏汇流装置、太阳能控制器与蓄电池电连接；在太阳能控制器与蓄电池之间设置有用于检测蓄电池电压的电压检测装置；
所述太阳能控制器依次通过程控单刀双掷开关、并网逆变器与交流电网电连接；程控单刀双掷开关的开闭状态由并网控制器控制；
所述蓄电池通过DC/AC逆变器分别与照明装置、自动灌溉装置、温湿度检测装置电连接；
所述光伏汇流装置、太阳能控制器、蓄电池、程控单刀双掷开关、并网逆变器、并网控制器、DC/AC逆变器和电压检测装置均集成在所述的控制柜中，控制柜上设置有人机交互界面。
2.根据权利要求1所述的智能型光伏农业大棚，其特征在于，在大棚主体的底部还设置有LED光谱照明灯，LED光谱照明灯通过DC/AC逆变器与蓄电池电连接。
3.根据权利要求1或2所述的智能型光伏农业大棚，其特征在于，所述透光带采用柔性透光膜，所述太阳能电池为太阳能电池膜。
4.根据权利要求3所述的智能型光伏农业大棚，其特征在于，所述太阳能电池膜为有机薄膜太阳能电池，或非晶硅薄膜太阳能电池，或柔性太阳能电池膜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151230 |