CN108336966B - 一种双面光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双面光伏发电系统，包括光伏阵列、反射面、以及用于安装光伏阵列的支架系统和立柱，所述反射面通过所述支架系统和立柱安装在所述光伏阵列的下方。其有益效果是：本发明提供的双面光伏发电系统组件利用安装光伏阵列的立柱和支架作为主要构件搭载反射面，以增强组件背面的辐射强度和受光的均匀性；反射面接收的主要辐射来自于阵列前后沿的太阳直射及环境散射光，反射面一般采用漫反射材料，将光线反射到光伏阵列的背面，以增加组件背面发电收益；在夏季中午太阳入射角较高时，反射面的接受的辐射主要来自于阵列后沿下方的部分，早晚或者冬季太阳入射角较低时，反射面的受光主要来自于阵列前沿下方的部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种双面光伏发电系统。
背景技术
随着世界对于环境保护的重视和可持续发展的关注，新能源的需求不断增加，清洁、环保的新能源越来越显现出重要的地位。特别是传统能源即将枯竭的今天，太阳能作为一种重要的新型能源，其发展潜力巨大。光伏组件可广泛应用于照明、供暖等实用领域，也可作为电能储存、转换，属于清洁、环保的新型能源。
双面光伏组件可将太阳光能直接转化为电能，且发电过程中不会造成环境污染，是一种绿色环保的能源生产装置。与普通单面组件不同，双面组件的背面可以接受反射光来发电，提高发电效率。
安装于地面的光伏系统一般由桩基础、支架结构及附件、光伏组件等组成，这种光伏系统由于没有设置反射结构来增强组件背面的受光的强度，影响了组件背面发电的效率。
为了提高光伏系统的发电效率，就需要增强光伏阵列的背面受光强度，而为了增强光伏阵列背面的受光强度，有技术提出在地面上铺设反射材料，这种在地面上铺设反射材料的技术能在一定程度上增强光伏阵列背面的受光强度，进而提高光伏系统的发电效率。但是，将反射材料铺设在地面上以增强光伏阵列的背面受光强度，进而提高光伏系统的发电效率的方法在实际应用中具有一定的困难，地面植物和灰尘累聚影响了发电收益，也带来额外的运行维护成本。因此，如何设置反射面，既能增强光伏阵列的背面受光强度，又能保证光伏阵列的背面受光均匀性，且不对地面生态环境造成根本改变成为本领域的技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双面光伏发电系统。
本发明的一种双面光伏发电系统，其技术方案为：
一种双面光伏发电系统，包括光伏阵列、反射面、以及用于安装光伏阵列的支架系统和立柱，其特征在于：所述反射面通过所述支架系统和立柱安装在所述光伏阵列的下方。
其中，所述光伏阵列倾斜地安装在所述支架系统和立柱上；所述反射面通过所述支架系统和立柱倾斜地安装在所述光伏阵列的下方。
其中，所述反射面的长度满足如下关系：
f＝c+d+a*cos(α-β)
其中：a为光伏阵列的宽度，α为光伏阵列的倾角，β为反射面的倾角，c为反射面相对于阵列前沿外延的宽度，d为反射面相对于阵列后沿外延的宽度，f为反射面宽度。
其中，反射面相对于光伏阵列前沿外延的宽度c满足如下关系：
c＞h-b/tan(α+β)
h＝g/cosβ-a*cos(α-β)-a*sin(α-β)/tan(γ+β)
其中，h为直接接受阳光直射的宽度，g为光伏阵列的前后排间距，β为反射面的倾斜角度，γ为太阳入射角度。
其中，所述反射面包括第一反射面和第二反射面；所述第一反射面位于光伏阵列的前沿下方，其倾角不大于光伏阵列的倾角；所述第二反射面位于光伏阵列的后沿下方，其倾角接近或大于光伏阵列的倾角。
其中，所述反射面由一个平面或者多个平面结构组合而成，各构成部分的倾角能自动或手动调节，以随季节变化调整反射面相对于阵列的角度。
其中，所述反射面相对于所述光伏阵列前沿外延的宽度为0～1.5米，所述反射面相对于所述光伏阵列后沿外延的宽度为0～1.5米。
其中，所述反射面距离所述光伏阵列前沿的垂直高度为0.1～1.5米。
其中，所述反射面相对于所述光伏阵列的左右两侧各外延0～3米。
其中，所述反射面由多个长条形的小反射面拼装构成，相邻部分之间设置有间隙。其中，所述反射面可由完成完整连续面组成，也可留出杂散分布的小孔。其中，所述反射面为具有高反射率，且易于安装更换的材料；或，所述反射面材料为具有高反射率的柔性材料。
其中，所述反射面采用菱形、三角锥、圆弧形压花做成密集凸点。
本发明的实施包括以下技术效果：
本发明提供的双面光伏发电系统利用安装光伏阵列的立柱和支架作为主要构件搭载反射面结构以增强组件背面的受光强度和受光的均匀性。并通过优化设计反射面的大小、倾角以及光伏阵列相对于反射面的高度，选择合适的反射面材料，以进一步保证光伏阵列背面的受光强度和均匀性，以提高组件背面的发电增益；而适当降低阵列倾角，既提高了装机容量，又能保证双面光伏发电系统有合理的收益双面光伏发电系统。
附图说明
图1为本发明的一种双面光伏发电系统的一种实施例的结构示意图。
图2为本发明的一种双面光伏发电系统的另一种实施例的结构示意图。
图3为本发明的一种双面光伏发电系统的角度关系示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
参见图1所示，本实施例提供的一种双面光伏发电系统，包括光伏阵列3、反射面4、以及用于安装光伏阵列的支架系统2和立柱1，所述反射面4通过所述支架系统2和立柱1安装在所述光伏阵列3的下方。本实施例提供的双面光伏发电系统利用安装光伏阵列的立柱和支架作为主要构件搭载反射面，以增强组件背面的受光强度和受光的均匀性。反射面主要受光来自于阵列前后沿的太阳直射及环境散射光，反射面一般采用漫反射材料，将光线反射到光伏阵列的背面，以增加组件背面发电收益。在夏季中午太阳入射角较高时，反射面的受光主要来自于阵列后沿下的部分，早晚或者冬季太阳入射角较低时，反射面的受光主要来自于阵列前沿下的部分。
优选地，所述光伏阵列3倾斜地安装在所述支架系统2和立柱1上；所述反射面4通过所述支架系统2和立柱1倾斜地安装在所述光伏阵列3的下方。本实施例通过将所述光伏阵列3倾斜地安装在所述支架系统2和立柱1上，而将反射面4通过所述支架系统2和立柱1倾斜地安装在所述光伏阵列的下方，以进一步增强光伏阵列的背面受光和受光的均匀性。
优选地，所述反射面4的长度满足如下关系：
f＝c+d+a*cos(α-β)
其中：a为光伏阵列的宽度，α为光伏阵列的倾角，β为反射面的倾角，c为反射面相对于阵列前沿外延的宽度，d为反射面相对于阵列后沿外延的宽度，f为反射面宽度。
更优选地，反射面4相对于光伏阵列3前沿外延的宽度c满足如下关系：
c＞h-b/tan(α+β)
h＝g/cosβ-a*cos(α-β)-a*sin(α-β)/tan(γ+β)
其中，h为直接接受阳光直射的宽度，g为光伏阵列前后排间距，γ为太阳入射角度。如此设置才能保证能有效利用阳光直接辐射。类似的，太阳入射角较高的情况下，组件后沿外延部分的反射面直接受光面积也可按此方法计算。
优选地，如图2所示，所述反射面4包括第一反射面41和第二反射面41；所述第一反射面位于41光伏阵列3的前沿下方，其反射面倾角小于或接近光伏阵列3的倾角；所述第二反射面42为位于光伏阵列3的后沿下方，其反射面倾角大于或等于光伏阵列3的倾角。本实施通过将第一反射面41的倾角设置成小于光伏阵列3的倾角，而将第二反射面42的倾角设置成大于光伏阵列3的倾角，以可更好的利用前沿和后沿外延出去的反射面增加反射面直接受光面积，并提高组件背面受光均匀性。
优选地，所述反射面4由一个平面或者多个平面结构组合而成，各构成部分的倾角能自动或手动调节，以随季节变化调整反射面相对于阵列的角度。
优选地，所述反射面4相对于所述光伏阵列3前沿外延的宽度为0～1.5米，所述反射面4相对于所述光伏阵列3后沿外延的宽度为0～1.5米。所述反射面4距离所述光伏阵列3前沿的垂直高度为0.1～1.5米。本实施例通过优化设计反射面的大小、倾角以及反射面4相对于阵列的高度，并使得后沿外延宽度不得造成后排阵列正面阴影遮挡，选择合适的反射面材料，保证了组件背面的受光强度和均匀性。采用该结构形式，可以保证组件背面的发电增益，适当降低阵列倾角，既提高了装机容量，又能保证双面光伏发电系统有合理的收益。
优选地，所述反射面4相对于所述光伏阵列3的左右两侧各外延0～3米。更优选地，所述反射面4相对于所述光伏阵列3的左右两侧各外延0-1.5米的适当宽度。本实施例通过将反射面的面积除了相对阵列前后沿留有足够的外延宽度，在反射面的左右两侧也适当外延一定的距离，从而保证了阵列边缘组件背面受光均匀性，避免光伏阵列成为短板。
优选地，所述反射面4由多个长条形的小反射面构成，相邻所述小反射面之间设置有间隙。本实施例通过将反射面设置成由多个长条形的小反射面组合而成，并在相邻的小反射面之间设置间隙，以避免反射面受到的风压过大而导反射面掉落或破坏，从而造成光发电组件的发电效率降低。
更优选地，所述小反射面上设置有小孔。本实施例通过在反射面上开设小孔，以使反射面能透风走水，避免灰尘积聚而影响双面光伏发电系统的发电效率。
优选地，所述反射面4采用彩钢瓦、PVC浪瓦、铝板(瓦)、不锈钢板等具有高反射率，且易于安装更换的材料制作；或，所述反射面采用反射膜、篷布等具有较高反射率的柔性材料。
优选地，所述反射面4可采用菱形、三角、圆弧形压花凸点。本实施例通过将反射面设置成菱形、三角、圆弧形压花凸点，以提高反射面的漫反射能力。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种双面光伏发电系统，包括光伏阵列、反射面、以及用于安装光伏阵列的支架系统和立柱，其特征在于：所述反射面通过所述支架系统和立柱安装在所述光伏阵列的下方；
所述反射面的长度满足如下关系：
f＝c+d+a*cos(α-β)
其中：a为光伏阵列的宽度，α为光伏阵列的倾角，β为反射面的倾角，c为反射面相对于阵列前沿外延的宽度，d为反射面相对于阵列后沿外延的宽度，f为反射面宽度；
反射面相对于光伏阵列前沿外延的宽度c满足如下关系：
c＞h-b/tan(α+β)，
h＝g/cosβ-a*cos(α-β)-a*sin(α-β)/tan(γ+β)，
其中，h为直接接受阳光直射的宽度，g为光伏阵列的前后排间距，γ为太阳入射角度；
所述反射面为具有高反射率，且易于安装更换的材料；或，所述反射面为具有高反射率的柔性材料。
2.根据权利要求1所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述光伏阵列倾斜地安装在所述支架系统和立柱上；所述反射面通过所述支架系统和立柱倾斜地安装在所述光伏阵列的下方。
3.根据权利要求1所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述反射面包括第一反射面和第二反射面；所述第一反射面位于光伏阵列的前沿下方，其倾角不大于光伏阵列的倾角；所述第二反射面为位于光伏阵列的后沿下方，其倾角不小于光伏阵列的倾角。
4.根据权利要求1或2所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述反射面由一个平面或者多个平面结构组合而成，各构成部分的倾角能自动或手动调节，以随季节变化调整反射面相对于阵列的角度。
5.根据权利要求1所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述反射面相对于所述光伏阵列前沿外延的宽度为0～1.5米，所述反射面相对于所述光伏阵列后沿外延的宽度为0～1.5米。
6.根据权利要求1所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述反射面距离所述光伏阵列前沿的垂直高度为0.1～1.5米。
7.根据权利要求1所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述反射面相对于所述光伏阵列的左右两侧各设置有外延宽度，以保证左右两侧组件背面受光。
8.根据权利要求1或2所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述反射面由多个长条形的小反射面构成，相邻所述小反射面之间设置有间隙。
9.根据权利要求8所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述小反射面上为连续完整面；或，所述小反射面的局部设置有小孔。
10.根据权利要求1所述的一种双面光伏发电系统，其特征在于：所述反射面采用菱形、三角锥、圆弧形压花做成密集凸点。
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