CN107079720A - 一种光伏电站中农作物光照补偿系统 - Google Patents

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马超群
朱纯
吴亚敏
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Abstract

本发明公开了一种光伏电站中农作物光照补偿系统，包括太阳能电池板和光照补偿系统，太阳能电池板由多块太阳能电池组件采用紧密排布的方式并排安装构成，光照补偿系统安装在相邻太阳能电池板之间的预留空间内，光照补偿系统包括双镜面反射部分和漫反射部分，双镜面反射部分由两块不同倾角的有机玻璃平面镜构成，每块平面镜与地面的夹角大小均为可调，漫反射部分为铝箔，贴设于太阳能电池组件的背面。本发明有利于在确保太阳能电池组件正常发电的同时，对太阳能电池组件下方种植的农作物进行光照补偿，使农作物正常生长。

Description

一种光伏电站中农作物光照补偿系统
技术领域
本发明涉及一种农作物光照补偿装置，具体为一种光伏电站中农作物光照补偿系统。
背景技术
随着能源消耗的不断上升，以及化石燃料能源的不断减少，世界各国都把目光转向开发新型的可再生能源以维持长远的可持续发展。太阳能是一种清洁的可再生能源，利用光伏电池可以将太阳能直接转化为电能。在发电过程中不消耗其他能源，相关技术在近十年中得到了快速的发展。
中国是全球太阳能电池的第一生产大国，电池片产能占到全球近80％的份额。我国的光伏利用形式主要以集中式电站为主。然而在人口较为密集的东部鲜有大片平坦的荒地，要建立大型电站不可避免地要与农业用地产生冲突。在这种形势下，人们开始探寻一种能够同时保证光伏电站正常工作和农作物的农光互补的新型土地利用模式。
目前国内的农光互补的项目中，主要采用百叶窗的结构，即每个电池组件以一定的倾角安装或带有单轴或双轴跟踪，通过提高组件安装高度和扩大相邻组件间的预留空间，能够有效地降低太阳能电池组件对农作物的影响，但是其缺点也十分明显，由于电池组件间隔较大，导致单位面积上的装机量下降，发电成本上升。
发明内容
本发明提出一种新型的光伏电站中农作物光照补偿系统，用于解决农光互补项目中现有技术存在的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种光伏电站中农作物光照补偿系统，包括太阳能电池板和光照补偿系统，太阳能电池板由多块太阳能电池组件采用紧密排布的方式并排安装构成，相邻太阳能电池板之间预留空间作为阳光收集区域，光照补偿系统安装在预留空间内，将阳光导入太阳能电池组件下方，对太阳能电池组下方作物进行光照补偿。
光照补偿系统包括双镜面反射部分和漫反射部分，双镜面反射部分由两块不同倾角的有机玻璃平面镜构成，其中，与地面夹角较大的平面镜直接将阳光反射至地面，与地面夹角较小的平面镜将阳光反射至太阳能电池组件背面，每块平面镜与地面的夹角大小均为可调；漫反射部分为铝箔，贴设于太阳能电池组件的背面，接收平面镜反射来的光，并将光漫反射至太阳能电池组件下方的地面。
使用本发明时，相邻的两个光照补偿系统间的太阳能电池组件个数可以根据安装地点的平均阳光照度以及组件下方种植的农作物的需光量来确定。两块平面镜的安装角度可根据太阳能电池组件个数以及安装地点的维度进行计算和调整，确保从日出到日落之间，平面镜均能够将阳光反射到太阳能电池组件下方的地面上，从而在确保太阳能电池组件正常发电的同时，对太阳能电池组件下方种植的农作物进行光照补偿，使农作物正常生长。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1太阳能电池组件及光照补偿系统的三维结构示意图。
图2光照补偿系统的前视图。
图3三种不同角度的阳光光照下，光照补偿系统的工作示意图。
其中，1-太阳能电池组件；2-地面；3-光照补偿系统A；4-光照补偿系统B；5-铝箔；6-平面镜A1；7-平面镜B1；8-平面镜A2；9-平面镜B2；10-角度为30°的光线；11-角度为45°的光线；12-角度为90°的光线。
具体实施方式
下面结合图1～图3对本发明进行具体说明。
参见图1、图2，太阳能电池组件1的尺寸为100cm×200cm，沿东西方向采用紧密排布的方式并排安装，相邻太阳能电池组件1的间隔为2cm，太阳能电池组件1距离地面2高度为200cm。每隔5块太阳能电池组件1空出100cm宽的空间，用于安装光照补偿系统A3、光照补偿系统B4。太阳能电池组件1背面贴有铝箔5，可在表面产生漫反射作用。
光照补偿系统A3由两块有机玻璃材质的平面镜A1、平面镜B1构成，光照补偿系统A4由两块有机玻璃材质的平面镜A2、平面镜B2构成，分别安装在太阳能电池板左右两侧的预留空间。其中，平面镜A1、平面镜A2的镜面尺寸为70cm×200cm，与地面2夹角为α；平面镜B1、平面镜B2的镜面尺寸为46cm×200cm，与地面2夹角为β。平面镜A1、平面镜A2的镜面最高点高于太阳能电池组件1上表面30cm，距离太阳能电池组件1边缘50cm。
平面镜A1、平面镜A2的镜面与地面2的夹角大小可以根据安装所在地的维度来确定。夹角α的选择原则为确保阳光能够被反射到第五块太阳能电池组件1下方的地面。平面镜B1、平面镜B2的镜面与地面2夹角β的选择原则为确保阳光垂直地面照射时，阳光经过镜面能够被反射到最中间一块太阳能电池组件1背面的铝箔5上。假设太阳角度为30°时开始有效照射，则夹角α应该选为94°，夹角β应该选为50°。
图3是角度为30°的光线10、角度为45°的光线11、角度为90°的光线12三种不同角度的光照下，光照补偿系统B4的工作情况。其中，角度值为光线在所示平面的投影与地面的夹角大小。
太阳在上午位于偏东方向，阳光会照射在光照补偿系统B4上。当光线角度为30°时，阳光照射在平面镜A2的镜面上，光线直接被反射至最东边的一块太阳能电池组件1下方的地面上。
当光线角度为45°时，阳光照射在平面镜A2的镜面上，光线直接被反射至最中间的一块太阳能电池组件1下方的地面上。
当光线角度为90°时，阳光照射在平面镜A2的镜面上，光线被反射至最中间的一块太阳能电池组件1背面的铝箔5上，再漫反射至下方地面上。
太阳在下午位于偏西方向，阳光会照射在光照补偿系统A3上。当光照角度不同时，光照补偿系统A3的工作情况与光照补偿系统B4类似。

Claims (2)

1.一种光伏电站中农作物光照补偿系统，其特征在于：包括太阳能电池板和光照补偿系统；所述太阳能电池板由多块太阳能电池组件采用紧密排布的方式并排安装构成，相邻太阳能电池板之间预留空间作为阳光收集区域；所述光照补偿系统安装在预留空间内，将阳光导入太阳能电池组件下方，对太阳能电池组下方作物进行光照补偿。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站中农作物的光照补偿系统，其特征在于：所述光照补偿系统包括双镜面反射部分和漫反射部分；双镜面反射部分由两块不同倾角的有机玻璃平面镜构成，其中，与地面夹角较大的平面镜直接将阳光反射至地面，与地面夹角较小的平面镜将阳光反射至太阳能电池组件背面，每块平面镜与地面的夹角大小均为可调；漫反射部分为铝箔，贴设于太阳能电池组件的背面，接收平面镜反射来的光，并将光漫反射至太阳能电池组件下方的地面。
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