CN108494082A - 一种张拉膜结构光伏一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种张拉膜结构光伏一体化系统，属于新能源应用领域，解决了现有技术BIPV设备抗震性能差、产生电能少、不适合复杂造型以及不适合大跨度结构建筑应用的问题。该张拉膜结构光伏一体化系统包括张拉膜结构、太阳能电池、太阳能存储系统、太阳能控制系统。张拉膜结构具有负高斯双曲面的结构形式，利用柔性钢索配以支承受力单元，用于使膜面张拉形成稳定的空间曲面。太阳能控制系统，用于提供稳定的交流电信号给用户，并控制太阳能存储系统进行电能存储或释放。本发明实现了光伏建筑一体化设想，利用新能源发电来解决巨大的建筑能耗，既能实现外观轻盈、造型丰富的建筑功能，同时还能满足不同用户的供电需求。

Description

一种张拉膜结构光伏一体化系统

技术领域

本发明涉及新能源应用领域，尤其涉及一种张拉膜结构光伏一体化系统。

背景技术

随着我国经济持续、高速的发展，能源短缺、环境污染问题日益突出，太阳能作为一种清洁可再生的新能源日益受到重视。在我国，建筑物能耗占社会总能耗的30％左右，并且有逐年升高的趋势。大型建筑作为地标性建筑虽然为整座城市增光添彩，但无形之中也带来了相应的能耗负担。太阳能光伏建筑一体化(BIPV)技术在这种情况下应运而生。

太阳能光伏利用具有以下优点：结构简单，体积小，质量轻；容易安装及运输，建设周期短；维护简单，使用方便；清洁，安全，无噪声；可靠性高，寿命长，应用范围广。目前，太阳能光伏与建筑一体化技术仍处于起步阶段，特别是在大跨度结构建筑中的应用很少。

目前国内外，针对常规高层建筑的BIPV技术研究较多，常用的太阳能电池大多是刚性太阳能电池，其容易破碎、不可弯曲、折叠，抗震性能差，且应用场合受限，不适合大跨度结构建筑。而现有的光伏膜一体化建筑，利用的是ETFE充气膜结构体，ETFE充气膜结构体设计和施工复杂，应用范围较窄，且太阳能电池需要粘结在气枕内部，不仅施工效率低，而且后期维护和更换难度很大、成本较高。因此，有必要对现有BIPV技术进行改进。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种张拉膜结构光伏一体化系统，用以解决现有技术BIPV设备抗震性能差、产生电能少、不适合复杂造型以及不适合大跨度结构建筑应用的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种张拉膜结构光伏一体化系统，包括张拉膜结构、太阳能电池、太阳能存储系统、太阳能控制系统；

所述太阳能电池通过粘合剂贴设于所述张拉膜结构上；

所述太阳能控制系统设置在太阳能电池和太阳能存储系统之间，包括光伏控制器和逆变器，所述光伏控制器和逆变器串联；所述光伏控制器用于控制太阳能存储系统的充、放电，并输出稳定的直流电信号给逆变器；所述逆变器用于将所述直流电信号转换成用户需要的交流电信号，供用户使用；

所述太阳能存储系统，用于根据光伏控制器发出的控制信号在用电需求小于发电量时将太阳能电池所发出的多余电能进行储存，在用电需求大于发电量时将存储的电能释放提供给用户。

本发明的有益效果如下：所述张拉膜结构光伏一体化系统集建筑物结构、光伏发电于一体，与传统建筑结构相比，具有外观轻盈、造型丰富、抗震性能好等优点，可以广泛应用到体育场馆和大跨度展厅为主的大型公共建筑。太阳能电池与张拉膜结构通过粘合剂进行复合，复合后两者可以共同承受环境外力作用，稳定性增强，抗震性能好。此外，由于太阳能电池发电效率受天气影响较大，即使在晴天随着太阳方位的变化，太阳能电池吸收的太阳辐射能量也在变化，这可能导致输出电压或电流不稳定，针对这个问题，本发明通过光伏控制器控制太阳能电池输出稳定的直流电压或电流信号，并将其提供给太阳能存储系统以及逆变器。逆变器将所述直流电信号转换成用户需要的交流电信号。白天光照充足时，太阳能电池产生的电量将大于负载需求电量，太阳能控制系统能将高于负载需求的多余电能充入太阳能存储系统。白天光照不足或者夜晚时，太阳能电池所发的电量将小于负载需求电量，太阳能存储系统将释放存储的电能供负载(用户)使用，从而在整体上解决了张拉膜结构光伏一体化系统的全天候用电需求。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述张拉膜结构光伏一体化系统还包括监测系统，所述监测系统包括传感器、测量设备；所述传感器布设在所述太阳能电池的外表面；

所述传感器和所述测量设备，分别进行数据测量，用于对整个所述张拉膜结构光伏一体化系统的状态参数进行实时监测，并将测量数据发送给所述光伏控制器；

所述光伏控制器，根据所述测量数据与预设值的比较结果发出控制信号，以控制所述太阳存储系统对电能的存储与释放。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过监测系统采集的状态参数数据，能够了解整个系统的运行情况。例如，监测系统检测到系统电流为零时，代表系统发生故障，有利于及时发现故障位置并进行维修。进一步，光伏控制器对监测系统采集的测量数据与预设值进行比较，根据比较结果发出控制信号，以控制所述太阳能蓄电池对电能的存储与释放，实现对所述张拉膜结构光伏一体化系统的能源动态、存储器充放电的实时管理。在初次使用时，早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳能电池的输出信号也随之增大，当传感器或测量设备测得的太阳辐射强度数据达到逆变器工作所需的输出功率后，光伏控制器发出控制指令使逆变器自动开始运行；逆变器进入运行后，监测系统时刻监视太阳能电池的输出信号，只要传感器和测量设备测得的太阳能电池输出功率大于逆变器工作所需功率，逆变器就持续运行，即使阴雨天逆变器也能运行；当太阳能蓄电池充电电压高于保护电压时，光伏控制器会自动断开对太阳能蓄电池充电，防止出现过充，此后当太阳能蓄电池充电电压掉至维持电压时，太阳能蓄电池进入浮充状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态；当太阳能蓄电池充电电压低于保护电压时，光伏控制器停止向太阳能蓄电池充电以保护太阳能蓄电池不受损坏，当太阳能蓄电池再次充电后，又能自动恢复供电。通过上述方式实现对系统能源动态、存储器充放电的实时管理。

进一步，所述太阳能电池包括至少一个柔性薄膜太阳能电池，参照布设场地和建筑周围环境，按照太阳能电池能最大程度地接受太阳光垂直照射的原则布设太阳能电池。

采用上述进一步方案的有益效果是：目前，以玻璃硬性材料为衬底的单晶硅与多晶硅太阳能电池占生产量的绝大多数，但是这类电池制造成本较高，而且使用中容易破碎、不可弯曲，限制了应用于本发明。而本发明采用的柔性薄膜太阳能电池属于新一代太阳能电池，自身重量很轻，厚度薄，具有较高的可弯曲程度，能够与张拉膜结构膜面完美贴合，运输及携带使用也十分便利，应用于本发明还能够降低生产成本。太阳能电池的布设方式为参照布设场地和建筑周围环境，按照太阳能电池能最大程度地接受太阳光垂直照射的原则布设太阳能电池。这样布设可以最大化地增加系统产电量，从而满足大负载用电需求。

进一步，所述柔性薄膜太阳能电池为柔性非晶硅太阳能电池。

采用上述进一步方案的有益效果是：柔性非晶硅太阳能电池的厚度是柔性晶体硅太阳能电池的1/300左右，应用于本发明可以进一步地降低原材料成本。而且，柔性非晶硅太阳能电池可以较好集成于空间曲面，其光电性能具有较高的蓝光波段的吸收率，因而在较低日照辐射强度下也表现良好，且在高温(80℃以上)条件下性能优于晶硅电池。柔性薄膜太阳能电池可以与多曲面的膜面完美贴合，可以在一天内最大程度地受到太阳光的垂直照射，从而可以进一步提高太阳能电池的发电效率。

进一步，所述太阳能电池设置在所述张拉膜结构的下述至少之一种位置，张拉膜结构的外表面、张拉膜结构的上表面、张拉膜结构的下部、张拉膜结构的内部。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以根据不同的设计需求灵活选择不同的布设位置和方式。设置在张拉膜结构的外表面或上表面时，可以充分利用高空无遮挡有利条件进行满负荷光伏发电。设置在张拉膜结构的下部或者内部时，可以在不影响建筑物内部采光的情况下进行额外光伏发电。这样的选择方式，可以最大幅度地让太阳能电池吸收到更多的太阳光。

进一步，所述传感器布设于位于所述膜面边缘和中部区域的太阳能电池表面，同时在张拉膜结构边界处布设传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：最好是能在每一个太阳能电池表面布设传感器，但这样操作可能造成成本过高以及浪费，因此一般选用代表性位置进行合理布设以降低成本。膜面边缘、中部区域和张拉膜结构边界处是最能代表整个膜面情况的位置。通过监测上述三处位置的太阳能电池表面数据，能够从整体上了解所有太阳能电池的大概数据。通过比较不同太阳能电池的运行情况，也有利于及时发现故障太阳能电池。同时，根据太阳能电池接受到的日照辐射大小情况，可以重新手动或者自动调整太阳能电池位置，使每块太阳能电池发电效率达到最大。

进一步，所述状态参数包括电压、电流、发电量、耗电量、温度和日照辐射强度中的至少一个；所述传感器包括日照辐射强度传感器、温度传感器、光电传感器、应力传感器中的至少一个，所述测量设备包括辐射表、温度计、功率表、电表中的至少一个。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以通过传感器或者测量设备得到数据，可选的采集数据方式多样。例如，太阳能电池表面所接受到的太阳辐射强度可以通过安装在电池外表面的辐射表直接进行人工定量测定，也可以通过日照辐射强度传感器采集并通过数据线将数据传送给光伏控制器由光伏控制器进行自动定量测定。太阳能电池表面的温度可以通过温度计直接进行定量测量，也可以温度传感器采集并通过数据线将数据传送给光伏控制器由光伏控制器进行自动定量测定。系统的电流、电压、发电量、耗电量可以通过功率表、电表实时测定。太阳能电池内部结构是否损坏可以通过光电传感器检测。膜面是否发生松弛现象可以通过应力传感器测量膜面应力水平检测。此外，不同的状态参数组合可以代表不同的系统状况，例如电压不变、电流变大可能代表短路，电流为零也可能代表短路，电压变大、电流变小可能代表电池表面温度过高，发电量较小可能代表日照辐射强度不足。通过监测上述状态参数数据，能够了解整个系统的运行情况，当系统发生故障时，能够及时发现并进行处理。

进一步，所述张拉膜结构包括柔性钢索、支承受力单元和膜面，通过柔性钢索配以支承受力单元，使膜面张拉形成稳定的空间曲面；所述张拉膜结构采用负高斯双曲面的结构形式。

采用上述进一步方案的有益效果是：张拉膜结构采用负高斯双曲面的结构形式，不但其结构稳定，而且能使其上布设的太阳能电池吸收更多的太阳辐射能，从而在有限的建筑面积内输出更多的电能。弧形结构也有利于雨水对太阳能电池表面的冲刷，从而提高了太阳能电池表面的清洁度。

进一步，所述太阳能电池与张拉膜之间采用高强度防水性粘合剂进行复合。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于在室外可能会遇到雨雪天气影响，要求粘合剂具有较好的防水性；其次，太阳能电池与张拉膜结构结合在一起会共同承担外荷载作用，要求粘合剂具有较高的强度。本发明中太阳能电池大多在高空无遮挡条件下使用，需要额外考虑粘合剂的稳定性能和防水性能，选择高强度防水性粘合剂进行粘合。

进一步，所述太阳能存储系统包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池与所述光伏控制器双向连接；所述蓄电池为铅酸免维护蓄电池或胶体蓄电池。

采用上述进一步方案的有益效果是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池这两类蓄电池目前应用较为广泛，其具有“免”维护特性及对环境较少污染的特点，很适合用于性能可靠的张拉膜结构光伏一体化系统，特别是进行无人值守的工作。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1张拉膜结构光伏一体化系统示意图；

图2为本发明实施例1太阳能控制系统电路结构示意图；

图3为本发明实施例1太阳能控制系统控制流程示意图；

图4是本发明实施例2张拉膜结构光伏一体化系统示意图；

图5是本发明实施例2张拉膜结构主视图；

图6为本发明实施例2张拉膜结构俯视图；

图7是本发明实施例2加入监测系统后的控制流程示意图。

附图标记：

1-张拉膜结构；2-太阳能电池；3-太阳能控制系统；4-太阳能存储系统；5-负载系统；6-监测系统。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，公开了一种张拉膜结构光伏一体化系统，如图1所示，包括张拉膜结构、太阳能电池、太阳能存储系统、太阳能控制系统。示例性地，图1中还画出了负载系统，但负载系统并不属于张拉膜结构光伏一体化系统，而是作为其外设。

太阳能电池采用柔性材料制成，具有较好的弯曲度，能够与张拉膜结构造型独特、曲面多样的特点相匹配，以便最大程度地接受太阳光辐射。太阳能电池按一定的有序排列方式布设在张拉膜结构上。太阳能电池与张拉膜结构并不是简单地叠放在一起，而是选用粘合剂进行复合，复合后两者可以共同承受环境外力作用。太阳能电池白天接受太阳光的照射，将光能转化为电能，并传输给太阳能控制系统。

太阳能控制系统设置在太阳能电池和太阳能存储系统之间，包括光伏控制器和逆变器，光伏控制器和逆变器串联，其内部电路结构如图2所示。其中，光伏控制器用于对存储系统的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载系统的用电需求控制太阳能存储系统对负载的电能输出，以及输出稳定的直流电信号提供给逆变器。优选地，本实施例光伏控制器采用目前市场上最高端的MPPT太阳能控制器，其能够实时检测太阳能板电压和电流，并不断追踪最大功率，使系统始终以最大功率对蓄电池进行充电，MPPT跟踪效率为99％，整个系统发电效率高达到97％，并且对电池拥有优秀的管理。

在太阳能光伏供电系统中，负载基本都采用交流形式，逆变器用于将太阳能电池组产生的直流电或者太阳能存储系统释放的直流电转化为负载需要的交流电。逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部件，本实施例根据系统用电要求配置对应功率段来选择逆变器，选择的逆变器的功率应该与太阳能电池的最大功率匹配，一般选取额定输出功率与输入功率近似的光伏逆变器，这样可以节约成本。

太阳能存储系统在白天光照充足时将太阳能电池所产生的多余电能储存起来，到用电需求大于发电量或夜间时再释放出来。太阳能存储系统与太阳能控制系统之间通过双向传输数据线连接，它是光伏一体化系统的储能部件。白天光照充足时，太阳能电池提供的电能一部分直接提供给负载系统使用，另一部份被存储起来。当光照不足或晚上，或者负载需求电量大于太阳能电池所发的电量时，将储存的电能释放以满足负载的用电需求。

负载系统可以将电能直接传递给用户，或者转换为其他形式的能量供用户使用。对于大型公共建筑，其用电需求还是很大的。示例性地，负载系统可能包括场馆照明设备、仪器仪表、空调等。

实施时，太阳能控制系统的控制原理如图3所示，光伏控制器根据太阳能电池的输出电信号生成电流幅值、电压幅值、单位时间产生电能等信息，并对该信息与相应预设值进行判断比较，然后将比较结果转化成控制指令发送到光伏控制器的输出接口以控制其通断和方向。示例性地，当太阳能电池输出电压或电流高于预设保护电压极限时，光伏控制器发送控制指令使其上与太阳能存储系统连接的接口、其上与逆变器连接的接口分别断开，从而实现对对整个张拉膜结构光伏一体化系统进行断电保护。

当太阳能电池单位时间产生电能高于预设负载系统单位时间需求电量时，太阳能控制系统能发出控制指令使其上与太阳能存储系统连接的接口单向传输(只能向太阳能存储系统充电)、其上与逆变器连接的接口连通，按预设负载系统单位时间需求电量将电能以直流形式输出到逆变器转换为交流形式提供给用户，同时将将多余电能充入太阳能存储系统，这种情况一般发生在白天光照充足时。

当太阳能电池单位时间产生电能低于预设单位时间内负载系统需求电量时，太阳能控制系统能发出控制指令使其上与太阳能存储系统连接的接口反向传输(太阳能存储系统放电)、其上与逆变器连接的接口连通，将太阳能存储系统已存储的电能进行释放，供用户使用，这种情况一般发生在白天光照不足或晚上。从而实现张拉膜结构光伏一体化系统的全天候用电需求。

与现有技术相比，本实施例提供的张拉膜结构光伏一体化系统集建筑结构、光伏发电于一体，即能实现外观轻盈、造型丰富的建筑功能，同时还能满足建筑及用户的供电需求。用优势的能源利用方式来解决巨大的建筑能耗，是“建筑物产生能源”的一种全新的建筑概念，能够为张拉膜结构光伏一体化系统设计提供理论参考和技术支撑。并且，张拉膜采用弧形结构形式，能使其上布设的太阳能电池吸收更多的太阳辐射能，从而在有限的建筑面积内可以输出更多的电能。弧形结构还有利于雨水对太阳能电池表面的冲刷，从而提高太阳能电池表面的清洁度。此外，由于太阳能电池发电效率受天气影响较大，即使在晴天，随着太阳方位的变化，太阳能电池吸收的太阳辐射能量也在变化，这就会导致输出电压或电流不稳定。而添加太阳能控制系统后，当电池输出电压或电流过大时，太阳能控制系统对整个张拉膜结构光伏一体化系统进行断电保护，当产生的电能低于系统需求时，太阳能控制系统能将电能充入太阳能存储系统，从而实现了张拉膜结构光伏一体化系统的全天候用电需求。

实施例2

如图4所示，在上述实施例的基础上进行优化，张拉膜结构光伏一体化系统还可以包括监测系统。监测系统包括多种传感器和测量设备，具体地，本实施例中传感器采用了日照辐射强度传感器、温度传感器、光电传感器、应力传感器，测量设备采用了辐射表、温度计、功率表、电表。通过安装在电池外表面的辐射表或者辐射表可测定日照辐射强度，通过安装在太阳能电池外表面的温度计和温度传感器可测得太阳能电池表面的温度，通过光电传感器、应力传感器可测量太阳能电池外表的光强和环境应力，光系统的电流、电压、发电量和耗电量由功率表和电表实时监测。

优选地，监测系统还可以包括摄像机和控制计算机，在接收到传感器的报警信号后，可以自动启动摄像机或转换到实时录像状态。

监测系统用于实时监测整个张拉膜结构光伏一体化系统的状态参数，以及实时管理系统能源动态、太阳能存储系统充放电等。

可选地，所述状态参数包括电压、电流、发电量、耗电量、温度和日照辐射强度等。不同的状态参数或者其组合可以代表不同的系统状况。示例性地，电压不变、电流变大的情况可能代表短路，电流为零也可能代表短路，电压变大、电流变小可能代表太阳能电池表面温度过高，发电量过小可能代表日照辐射强度不足。通过监测上述状态参数数据，基本能够了解整个张拉膜结构光伏一体化系统的运行情况，当系统发生故障时，能够及时发现并进行处理。

优选地，张拉膜结构包括柔性钢索、支承受力单元和膜面。利用柔性钢索配以支承受力单元，用于使膜面张拉形成稳定的空间曲面，如图5和图6所示。张拉膜结构采用负高斯双曲面的结构形式，可用于建筑物外部结构(例如屋顶和窗户等)，具有结构稳定、造型独特、曲面多样的特点。

优选地，太阳能存储系统包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池与所述光伏控制器双向连接。本实施例采用目前应用广泛的铅酸免维护蓄电池或胶体蓄电池这两类蓄电池，其具有“免”维护特性及对环境较少污染的特点，很适合用于性能可靠的太阳能电源系统，特别是无人值守的工作。

可选地，所述太阳能电池包括至少一个柔性薄膜太阳能电池。柔性薄膜太阳能电池是指在柔性材料(如不锈钢、聚合物等)上制作的电池，具有重量轻、可折叠和不易破碎的特点，运输及携带使用都十分便利。以美国Uni-Solar公司采用不锈钢作衬底为例，不锈钢的厚度仅为127μm，且具有极好的柔软性，可以任意卷曲、裁剪、粘贴，既使弯成很小的半径，作数百次卷曲，太阳能电池性能也不会发生变化。而以高分子聚合物聚酰亚胺为柔性衬底制备的非晶硅太阳能电池，器件总厚度约100μm左右(含封装层)，功率重量比可达到500W/kg以上，比不锈钢衬底非晶硅电池高出近十倍，是世界上最轻的太阳能电池。而本实施例采用的太阳能电池是新一代柔性薄膜电池，具有很高的弯曲度，所以太阳能电池基本可以与张拉膜结构膜面完美贴合。

优选地，所述柔性薄膜太阳能电池为柔性非晶硅太阳能电池。柔性非晶硅太阳能电池的厚度是柔性晶体硅太阳能电池的1/300，应用于本实施例可以进一步地降低原材料成本。而且，柔性非晶硅太阳能电池可以较好集成于空间曲面，其光电性能具有较高的蓝光波段的吸收率，因而在较低日照辐射强度下也表现良好，且在高温(80℃以上)条件下性能优于晶硅电池。

优选地，本实施例参照场地和建筑周围环境，从太阳能电池能最大程度接受太阳垂直照射的原则出发来布置太阳能电池。

可选地，所述太阳能电池设置在所述张拉膜结构的下述至少之一种位置，张拉膜结构的外表面、张拉膜结构的上表面、张拉膜结构的下部、张拉膜结构的内部。可以根据不同的设计需求，灵活选择不同的布设位置和方式。多种方式组合时，设置在张拉膜结构的外表面或者上表面的太阳能电池，可以充分利用高空无遮挡有利条件进行满负荷光伏发电。而设置在张拉膜结构的下部或者内部的太阳能电池，可以在不影响建筑物内部采光的情况下进行额外光伏发电。这样的组合方式，可以最大幅度地让太阳能电池吸收到更多的太阳光。

可选地，所述监测系统在处于膜面边缘、中部区域的太阳能电池布设传感器，同时在膜结构边界处布设传感器。最好是在每一个太阳能电池表面都布设传感器。但这样操作可能造成成本增加以及浪费，一般是选择一定数量的太阳能电池表面合理布设传感器。膜面边缘、中部区域和张拉膜结构边界处是最能代表整个膜面情况的位置。通过监测上述三处位置的太阳能电池表面数据，能够从整体上了解所有太阳能电池的大概数据。通过比较不同太阳能电池的运行情况，有利于及时发现故障太阳能电池。同时，根据太阳能电池接受到的日照辐射大小情况，可以重新手动或者自动调整太阳能电池位置，对太阳能电池布设方式进行进一步优化，使每块太阳能电池发电效率达到最大。

优选地，所述太阳能电池与张拉膜结构之间采用高强度防水性粘合剂进行复合。由于在室外可能会遇到雨雪天气影响，要求粘合剂具有较好的防水性；其次，太阳能电池与张拉膜结构结合在一起会共同承担外荷载作用，要求粘合剂具有较高的强度；高强度防水性粘合剂的选定是本实施例一项很重要的内容。本实施例中，张拉膜结构的膜面采用PTFE膜材或者PVC膜材，柔性薄膜电池封装层采用PET材料，因此高强度防水性粘合剂可以选择塑料粘接快干胶，同时配以表面处理剂，以增强材料表面活性，从而进一步提高粘接效果。

实施时，太阳能控制系统的控制原理如图7所示。光伏控制器除了实施例1所具有的控制功能外，由于加入了监测系统可以得到更加详细、准确的电压、电流、发电量、耗电量、温度和日照辐射强度等状态参数信息，与实施例1的控制功能类似，光伏控制器对所有状态参数信息与相应预设值进行比较，然后将比较结果转化为控制信号发送至光伏控制器的接口以控制接口通断和方向，或者发送至逆变器控制其运行，或者发送至太阳能蓄电池以控制其充电状态。

具体地，进一步的功能包括：在初次使用时，早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳能电池的输出信号也随之增大，当传感器或测量设备测得的太阳辐射强度数据达到逆变器工作所需的输出功率后，光伏控制器发出控制指令使逆变器自动开始运行；逆变器进入运行后，监测系统时刻监视太阳能电池的输出信号，只要传感器和测量设备测得的太阳能电池输出功率大于逆变器工作所需功率，逆变器就持续运行，即使阴雨天逆变器也能运行；当太阳能蓄电池充电电压高于保护电压时，光伏控制器会自动断开对太阳能蓄电池充电，防止出现过充，此后当太阳能蓄电池充电电压掉至维持电压时，太阳能蓄电池进入浮充状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态；当太阳能蓄电池充电电压低于保护电压时，光伏控制器停止向太阳能蓄电池充电以保护太阳能蓄电池不受损坏，当太阳能蓄电池再次充电后，又能自动恢复供电。通过上述方式实现对系统能源动态、存储器充放电的实时管理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于，包括张拉膜结构、太阳能电池、太阳能控制系统和太阳能存储系统；

所述太阳能电池通过粘合剂贴设于所述张拉膜结构上；

所述太阳能控制系统设置在太阳能电池和太阳能存储系统之间，包括光伏控制器和逆变器，所述光伏控制器和逆变器串联；所述光伏控制器用于控制太阳能存储系统的充、放电，并输出稳定的直流电信号给逆变器；所述逆变器用于将所述直流电信号转换成用户需要的交流电信号，供用户使用；

所述太阳能存储系统，用于根据光伏控制器发出的控制信号在用电需求小于发电量时将太阳能电池所发出的多余电能进行储存，在用电需求大于发电量时将存储的电能释放提供给用户。

2.根据权利要求1所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：还包括监测系统，所述监测系统包括传感器和测量设备；所述传感器布设在所述太阳能电池的外表面；

所述传感器和所述测量设备，分别进行数据测量，用于对整个所述张拉膜结构光伏一体化系统的状态参数进行实时监测，并将测量数据发送给所述光伏控制器；

所述光伏控制器，根据所述测量数据与预设值的比较结果发出控制信号，以控制所述太阳存储系统对电能的存储与释放。

3.根据权利要求1或2所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述太阳能电池包括至少一个柔性薄膜太阳能电池，参照布设场地和建筑周围环境，按照太阳能电池能最大程度地接受太阳光垂直照射的原则布设。

4.根据权利要求3所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述柔性薄膜太阳能电池为柔性非晶硅太阳能电池。

5.根据权利要求1-3之一所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述太阳能电池设置在所述张拉膜结构的下述至少之一位置，张拉膜结构的外表面、张拉膜结构的上表面、张拉膜结构的下部、张拉膜结构的内部。

6.根据权利要求2或3所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述传感器布设于位于所述膜面边缘和中部区域的太阳能电池表面，同时在张拉膜结构边界处布设传感器。

7.根据权利要求2所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述状态参数包括电压、电流、发电量、耗电量、温度和日照辐射强度中的至少一个；所述传感器包括日照辐射强度传感器、温度传感器、光电传感器、应力传感器中的至少一个，所述测量设备包括辐射表、温度计、功率表、电表中的至少一个。

8.根据权利要求1-2、4或7之一所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述张拉膜结构包括柔性钢索、支承受力单元和膜面，通过柔性钢索配以支承受力单元，使膜面张拉形成稳定的空间曲面；所述张拉膜结构采用负高斯双曲面的结构形式。

9.根据权利要求1-2、4或7之一所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述太阳能电池与张拉膜结构之间采用高强度防水性粘合剂进行复合。

10.根据权利要求1-2、4或7之一所述的张拉膜结构光伏一体化系统，其特征在于：所述太阳能存储系统包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池与所述光伏控制器双向连接；所述蓄电池为铅酸免维护蓄电池或胶体蓄电池。