CN106561500A - 光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，包括光伏发电系统和鱼类集约养殖系统。光伏发电系统包括太阳能电池组件、光伏支架、防雷汇流箱、逆变器集成工作箱、升压变压器、电网、充放电控制器、蓄电池组和逆变器；鱼类集约养殖系统包括提水增氧推水机、底增氧设备、吸污设备、增氧推水区、养殖区、粪便收集区、水质净化区、拦鱼栅网片、养殖设施墙体、水流导向设施，太阳能电池组件安装在整个鱼塘上部。本发明的光伏发电与鱼类露天式集约养殖一体化复合生产系统，能有效提高水面利用效率，大幅提高单位水面面积的经济效益，为河网地区水域资源利用提供一种重要途径。

Description

光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统

技术领域

本发明属于光伏农业领域，特别涉及一种光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统。

背景技术

近年来，我国光伏电站建设发展很快，截至2015年底全国光伏发电装机容量达到4318万千瓦。然而，建设光伏电站需要占用大量的土地，在中东部地区建设光伏电站，稀缺的土地资源已成为最大的瓶颈。我国中东部地区有数千万亩渔业水域，水面上光伏发电与水面下水产养殖相结合已成为光伏电站建设的新趋势。针对这种渔光结合的新型模式，已有不少相关专利获得授权，如专利“一种渔光一体黄颡鱼养殖系统”（CN205005728U）、“一种渔光互补的光伏发电装置”（CN204886789U）和“结合渔业池塘或浅水滩面的太阳能光伏电站”（CN102661063B）等。但是，目前的相关专利存在明显不足： 一是光伏板拦截太阳光，使池塘水体的光照、温度、溶氧和水质等发生变化,改变水生植物、浮游植物和浮游动物的生产环境，从而影响在池塘内养殖鱼类的品质和产量；二是由于在池塘内有大量用于固定光伏板的柱子，无法拉网捕捞，只能使用地笼或放水后在鱼道沟内捕鱼，这样不但浪费水资源，而且效率低，捕不干净；三是养殖鱼类排泄物和残剩饲料大量进入池塘底泥和水体，影响养殖水体水质；四是池塘水域面积大，鱼类养殖水体环境调控困难，水产养殖设施装备应用程度较低，单位面积产量不高。

发明内容

本发明的目的是：提出一种应用于水域的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，在鱼塘水面上方架设光伏组件发电，部分电量给水产养殖设施装备供电，其余电量并网外输，在水面下进行集约化环境友好型设施水产健康养殖。该系统能在同一水面同时进行能源和集约化水产养殖生产，有效提高水面利用率，大幅提高单位水面面积的经济效益，为河网地区水域资源高效利用提供一种重要途径。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

一种光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，包括光伏发电系统和鱼类集约养殖系统，

所述光伏发电系统包括太阳能电池组件、光伏支架、防雷汇流箱、逆变器集成工作箱、升压变压器、电网、充放电控制器、蓄电池组和逆变器，所述太阳能电池组件与所述防雷汇流箱连接后，一路接入所述逆变器集成工作箱经所述升压变压器连接所述电网，另一路接入所述充放电控制器，充放电控制器的第一输出端与所述蓄电池组连接、第二输出端经所述逆变器分别与提水增氧推水机、底增氧设备和吸污设备连接；

所述鱼类集约养殖系统包括由水域边界堤坝围成的鱼塘，所述鱼塘分为面积较大的水质净化区和面积较小的用于放养适合高密度养殖的鱼类的养殖区，所述养殖区由多条养殖区墙体沿左右方向隔成多个养殖槽，最前面的所述养殖区墙体设置在水域边界堤坝前边的中部，最后面的所述养殖区墙体的左端与向左边延伸的第一水流导向设施的右端连接、所述第一水流导向设施的左端与左边的水域边界堤坝之间构成进水口，最后面的养殖区墙体的右端与向右边延伸的第二水流导向设施的左端连接、所述第二水流导向设施的右端与右边的水域边界堤坝之间构成出水口，养殖区的左边为设有所述提水增氧推水机的增氧推水区、养殖区的右边为设有所述吸污设备的粪便收集区、养殖区内设有所述底增氧设备,所述水质净化区与增氧推水区之间、增氧推水区与养殖区之间、养殖区与粪便收集区之间以及水质净化区与粪便收集区之间均设有可拆卸的拦鱼栅网片，提水增氧推水机的推水方向向右，在最后面的所述养殖区墙体的中部沿前后方向设有第三水流导向设施，所述第三水流导向设施的后端与后边的水域边界堤坝之间构成导水口，所述太阳能电池组件的光伏板分布于水域边界堤坝围成的鱼塘的上方，所述光伏支架的上端支撑于光伏板的下面，光伏支架的下端固定于池塘内。

所述增氧推水区、养殖区和粪便收集区占鱼塘总面积的1%~5%。

所述太阳能电池组件选用多晶硅或单晶硅或薄膜太阳能电池组件，所述光伏板以阵列方式安装，阵列之间设有4~12米的间距，太阳光从此间距中照射进所述水质净化区，太阳能电池组件的倾角为15°~50°。

还包括控制装置，所述控制装置在有太阳的白天控制所述防雷汇流箱经所述充放电控制器给所述蓄电池组充电，同时经所述逆变器给所述提水增氧推水机、所述底增氧设备和所述吸污设备供电；所述控制装置在夜晚和阴天，控制所述蓄电池组经所述逆变器给所述提水增氧推水机、所述底增氧设备和所述吸污设备供电，确保24小时不间断供电。

所述养殖区内的水流流速为养殖槽内4～6分钟换水1次。

在所述水质净化区放养少量净水性鱼类，种植水生植物吸收水中的氮和磷，以达到净化水质的目的。

所述拦鱼栅网片的材质为不锈钢或塑料板。

所述吸污设备每天在鱼吃食后3小时左右收集1次鱼类的排泄物和残存饲料。

所述养殖设施墙体采用砖混结构或塑料板制作。

所述第一水流导向设施、所述第二水流导向设施和所述第三水流导向设施为砖混结构或塑料板材质。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、把水域分成不同的功能区块，在占比面积很小的养殖区进行集约化设施水产养殖（占总水域面积比例小于5％），占总水域面积比例大于95%的水质净化区足以净化集约化设施养殖槽排出的养殖废水，可将目前光伏鱼塘系统养殖单产提高到2倍以上（如银鲫提高2倍，黑鱼杭鳢一号提高3倍），提高光伏板在水域内的排布密度，增加光伏系统发电量；2、在增氧推水区安装提水增氧推水机，给水体增氧和推进水流进入养殖区的养殖槽前部，确保水24小时处于增氧和循环流动状态；3、拦鱼栅网片，活动安装于养殖槽的分隔墙上，依据养殖品种规格和养殖阶段，可以方便地更换不同网目的拦鱼栅网片和维修；4、养殖区划分为多个养殖槽，不同的养殖槽可养殖不同规格和不同品种的鱼类，养殖槽宽度等于光伏支架的间距，光伏支架安装在养殖槽之间的分隔墙上，养殖槽中没有光伏支架，提高了水产养殖设备的应用程度，鱼类在养殖槽内养殖，捕获时不受光伏板支架的影响，捕鱼效率高且可完全捕捞；5、在粪便收集区安装有吸污设备，可收集大部分（70％以上）的养殖鱼类排泄物和残剩饲料，在水质净化区净化养殖水体水质，实现养殖水体循环使用，节约水产养殖用水，减少养殖废水对环境的污染；6、水质净化区内设有水流导向设施,可避免部分进入所述水质净化区的养殖水短路流进增氧推水区内降低养殖水净化效果；7、在有太阳的白天，防雷汇流箱经充放电控制器，给蓄电池组充电，同时经逆变器给提水增氧推水机、底增氧设备和吸污设备供电，而多余的电能，通过防雷汇流箱、逆变器集成工作箱、升压变压器向电网送电，在夜晚和阴天，蓄电池组经逆变器给提水增氧推水机、底增氧设备和吸污设备供电，可确保集约化水产养殖设施装备24小时不间断电力供应。有效提高了水面利用效率，大幅提高了单位水面面积的经济效益，为河网地区水域资源的充分利用提供一种重要途径。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2的A-A截面示意图；

图4为图2的B-B截面示意图；

图5为图2中省略了光伏板后增氧推水区、养殖区和粪便收集区的放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1至5，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。

本发明是一种光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，包括光伏发电系统和鱼类集约养殖系统。本实施例的水域位于浙江杭州市，呈长方形，长边南北向，长200米，宽100米，面积为30亩，平均水深2.5 m左右，水质符合水产养殖标准。太阳能电池组件1安装在水域边界堤坝20围成的鱼塘的上方，太阳能电池组件1安装于光伏支架2的上端，光伏支架2的下端固定于池塘内。

所述光伏发电系统包括太阳能电池组件1、光伏支架2、防雷汇流箱3、逆变器集成工作箱4、升压变压器5、电网6、充放电控制器7、蓄电池组8和逆变器9，所述太阳能电池组件1与所述防雷汇流箱3连接后，一路接入所述逆变器集成工作箱4经所述升压变压器5连接所述电网6，另一路接入所述充放电控制器7，充放电控制器7的第一输出端与所述蓄电池组8连接、第二输出端经所述逆变器9分别与提水增氧推水机10、底增氧设备11和吸污设备12连接。太阳能电池组件1选用多晶硅太阳能电池组件，峰值功率为260Wp，外形尺寸1650×992mm。光伏方阵装机容量1497.6kWp，安装5760块电池组件，以2×10的排列方式串联成一个阵列，共288个阵列，太阳能电池组件1朝正南倾角为26°,前后排阵列间距为6米，太阳光从此间隔中照射进所述水质净化区，电池组件中心离水面3米，每16个阵列由一只光伏直流防雷汇流箱3进行汇总，共需要18只防雷汇流箱3，将汇流后的电流接入含三台500kW逆变器集成工作箱4，再由升压变压器5连接电网6。系统中还包括控制装置，所述控制装置在有太阳的白天控制所述防雷汇流箱3经所述充放电控制器7给所述蓄电池组8充电，同时经所述逆变器9给所述提水增氧推水机10、所述底增氧设备11和所述吸污设备12供电;所述控制装置在夜晚和阴天，控制所述蓄电池组8经所述逆变器9给所述提水增氧推水机10、所述底增氧设备11和所述吸污设备12供电，确保24小时不间断供电。

所述鱼类集约养殖系统包括由水域边界堤坝20围成的鱼塘，所述鱼塘分为面积较大的水质净化区16和面积较小的用于放养适合高密度养殖的养殖区14，所述养殖区14由多条养殖区墙体18沿左右方向隔成多个养殖槽，养殖设施墙体18采用砖混结构或塑料板制作，最前面的所述养殖区墙体18设置在水域边界堤坝20前边的中部，最后面的所述养殖区墙体18的左端与向左边延伸的第一水流导向设施19的右端连接、所述第一水流导向设施19的左端与左边的水域边界堤坝20之间构成进水口，最后面的养殖区墙体18的右端与向右边延伸的第二水流导向设施19’的左端连接、所述第二水流导向设施19’的右端与右边的水域边界堤坝20之间构成出水口，养殖区14的左边为设有所述提水增氧推水机10的增氧推水区13、养殖区14的右边为设有所述吸污设备12的粪便收集区15、养殖区14内设有所述底增氧设备11，所述水质净化区16与增氧推水区13之间、增氧推水区13与养殖区14之间、养殖区（14）与粪便收集区15之间以及水质净化区16与粪便收集区15之间均设有可拆卸的拦鱼栅网片17，其中增氧推水区13的面积为45平方米（3×15米），养殖区14面积为300平方米（由三个20×5米的养殖槽组成，槽深2米），粪便收集区15的面积为45平方米（3×15米）。拦鱼栅网片17为不锈钢或者塑料板材质，活动安装于养殖槽的分隔墙上，依据养殖品种规格和养殖阶段，可以方便地更换不同网目的拦鱼栅网片和维修。

养殖区14内部划分为三个养殖槽，增氧推水区13与养殖区14各养殖槽相对应处，安装3套2.2kW提水增氧推水机10，提水增氧推水机10的推水方向向右，螺旋式鼓风机向增氧推水机微孔增氧管进气后，气体向上运动同时带动水流向上运动，当遇到挡板后（倾角45°～90°挡板或1/4圆弧角度挡板），溶氧饱和的水流向养殖单元单向运动，推动水流向养殖槽后缘运动，仅气提水需要消耗电力就可以达到推进水流和增氧的双重目的，确保24小时水处于增氧和循环流动状态，流速为养殖槽内4～6分钟换水1次，在养殖槽内放养适合高密度养殖的鱼类，并用1套3kW底增氧设备11进行曝气增氧，鱼类的排泄物和残存饲料在水流的作用下进入粪便收集区15，自然沉降在排污槽，用1套3kW的吸污设备12收集，每天在鱼吃食后3小时左右收集1次，从粪便收集区15出来的水进入水质净化区16，经水质净化区16净化后的水体回流到所述增氧推水区13，实现养殖水体循环使用；在最后面的所述养殖区墙体18的中部沿前后方向设有第三水流导向设施19’’，所述第三水流导向设施19’’的后端与后边的水域边界堤坝20之间构成导水口,以避免部分进入所述水质净化区16的养殖水短路流进所述增氧推水区13内降低养殖水净化效果，在水质净化区16放养少量净水性鱼类（如鲢、鳙），种植水生植物吸收水中的氮和磷，以达到净化水质的目的。

第一水流导向设施19、第二水流导向设施19’以及第三水流导向设施19’’为砖混结构或塑料板材质。

Claims (10)

1.一种光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，包括光伏发电系统和鱼类集约养殖系统，其特征在于：

所述光伏发电系统包括太阳能电池组件（1）、光伏支架（2）、防雷汇流箱（3）、逆变器集成工作箱（4）、升压变压器（5）、电网（6）、充放电控制器（7）、蓄电池组（8）和逆变器（9），所述太阳能电池组件（1）与所述防雷汇流箱（3）连接后，一路接入所述逆变器集成工作箱（4）经所述升压变压器（5）连接所述电网（6），另一路接入所述充放电控制器（7），充放电控制器（7）的第一输出端与所述蓄电池组（8）连接、第二输出端经所述逆变器（9）分别与提水增氧推水机（10）、底增氧设备（11）和吸污设备（12）连接；

所述鱼类集约养殖系统包括由水域边界堤坝（20）围成的鱼塘，所述鱼塘分为面积较大的水质净化区（16）和面积较小的用于放养适合高密度养殖的鱼类的养殖区（14），所述养殖区（14）由多条养殖区墙体（18）沿左右方向隔成多个养殖槽，最前面的所述养殖区墙体（18）设置在水域边界堤坝（20）前边的中部，最后面的所述养殖区墙体（18）的左端与向左边延伸的第一水流导向设施（19）的右端连接、所述第一水流导向设施（19）的左端与左边的水域边界堤坝（20）之间构成进水口，最后面的养殖区墙体（18）的右端与向右边延伸的第二水流导向设施（19’）的左端连接、所述第二水流导向设施（19’）的右端与右边的水域边界堤坝（20）之间构成出水口，养殖区（14）的左边为设有所述提水增氧推水机（10）的增氧推水区（13）、养殖区（14）的右边为设有所述吸污设备（12）的粪便收集区（15）、养殖区（14）内设有所述底增氧设备（11）,所述水质净化区（16）与增氧推水区（13）之间、增氧推水区（13）与养殖区（14）之间、养殖区（14）与粪便收集区（15）之间以及水质净化区（16）与粪便收集区（15）之间均设有可拆卸的拦鱼栅网片（17），提水增氧推水机（10）的推水方向向右，在最后面的所述养殖区墙体（18）的中部沿前后方向设有第三水流导向设施（19’’），所述第三水流导向设施（19’’）的后端与后边的水域边界堤坝（20）之间构成导水口，所述太阳能电池组件（1）的光伏板分布于水域边界堤坝（20）围成的鱼塘的上方，所述光伏支架（2）的上端支撑于光伏板的下面，光伏支架（2）的下端固定于池塘内。

2.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：所述增氧推水区（13）、养殖区（14）和粪便收集区（15）占鱼塘总面积的1%~5%。

3.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：所述太阳能电池组件（1）选用多晶硅或单晶硅或薄膜太阳能电池组件，所述光伏板以阵列方式安装，阵列之间设有4~12米的间距，太阳光从此间距中照射进所述水质净化区（16），太阳能电池组件（1）的倾角为15°~50°。

4.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置在有太阳的白天控制所述防雷汇流箱（3）经所述充放电控制器（7）给所述蓄电池组（8）充电，同时经所述逆变器（9）给所述提水增氧推水机（10）、所述底增氧设备（11）和所述吸污设备（12）供电;所述控制装置在夜晚和阴天，控制所述蓄电池组（8）经所述逆变器（9）给所述提水增氧推水机（10）、所述底增氧设备（11）和所述吸污设备（12）供电，确保24小时不间断供电。

5.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：所述养殖区（14）内的水流流速为养殖槽内4～6 分钟换水1次。

6.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：在所述水质净化区（16）放养少量净水性鱼类，种植水生植物吸收水中的氮和磷，以达到净化水质的目的。

7.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：所述拦鱼栅网片（17）的材质为不锈钢或塑料板。

8.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：所述吸污设备（12）每天在鱼吃食后3小时左右收集1次鱼类的排泄物和残存饲料。

9.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：所述养殖设施墙体（18）采用砖混结构或塑料板制作。

10.根据权利要求1所述的光伏全覆盖式渔光互补高密度鱼类养殖系统，其特征在于：所述第一水流导向设施（19）、所述第二水流导向设施（19’）和所述第三水流导向设施（19’’）为砖混结构或塑料板材质。