CN109430006A - 光伏发电生态修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏发电生态修复系统，包括：光伏发电单元，用于产生直流电能；水收集单元，水收集单元设置于光伏发电单元的光伏面板的底部，用于收集沿光伏面板流下的雨水和清洁水；水存储单元，水存储单元通过管道与水收集单元连接，用于存储水收集单元收集的雨水和清洁水；灌溉单元，灌溉单元通过管道与水存储单元连接，用于利用水存储单元中存储的水进行植物灌溉和/或对光伏面板进行清洁。本发明的光伏发电生态修复系统，能够实现雨水和光伏面板清洁水的自动收集、存储、灌溉，提高了水资源的利用率，提高了植物的成活率，从而能够实现尾矿库、废弃矿山、采空区、塌陷沉降区、戈壁滩、荒漠等空旷场地的综合利用和生态保护。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏发电生态修复系统。
背景技术
目前，矿山的尾矿、废矿库、采空区、塌陷沉降区、戈壁滩、荒漠等大面积闲置，造成资源的浪费。从场地综合利用角度，大量废弃、闲置的场地是可以用于光伏发电的。目前，国家要求尾矿山要生态复绿，这一要求对不含化学污染物质的尾矿山来说一般问题不大，经过一段时间自己就能长出绿色植物。但是对于半干旱地区，需要人工补充水源以满足植被的需要，尤其是植物生长的初期。
对于少雨地区，光伏面板由于降尘会导致发电效率降低，一般1个月就要清洗一至两次，通常用冲水车喷水冲刷，每平米需要2L以上的水。如果任由这些水挥发、渗漏比较可惜，类似的还有雨水。
太阳能面板的架设在一定程度上阻挡了雨水的分配，沿光伏面板流下的雨水和清洁水沿面板流到地面后，太阳能板底部水多、高部水少，水量分配不均，尤其不利于植被生长。
发明内容
本发明旨在至少从一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种光伏发电生态修复系统，能够实现雨水和光伏面板清洁水的自动收集、存储、灌溉，提高了水资源的利用率，提高了植物的成活率，从而能够实现尾矿库、废弃矿山、采空区、塌陷沉降区、戈壁滩、荒漠等空旷场地的综合利用和生态保护。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种光伏发电生态修复系统，包括：光伏发电单元，用于产生直流电能；水收集单元，所述水收集单元设置于所述光伏发电单元的光伏面板的底部，用于收集沿所述光伏面板流下的雨水和清洁水；水存储单元，所述水存储单元通过管道与所述水收集单元连接，用于存储所述水收集单元收集的雨水和清洁水；灌溉单元，所述灌溉单元通过管道与所述水存储单元连接，用于利用所述水存储单元中存储的水进行植物灌溉和/或对所述光伏面板进行清洁。
根据本发明实施例的光伏发电生态修复系统，通过设置于光伏发电单元的光伏面板底部的水收集单元收集沿光伏面板流下的雨水和清洁水，收集到的沿光伏面板流下的雨水和清洁水通过管道流向水存储单元，水存储单元便可以存储水收集单元收集的雨水和清洁水，水存储单元的收集的雨水和清洁水通过管道流向灌溉单元，灌溉单元利用水存储单元中存储的水进行植物灌溉和/或对光伏面板进行清洁。由此，能够实现雨水和光伏面板清洁水的自动收集、存储、灌溉，提高了水资源的利用率，提了高植物的成活率，从而能够实现尾矿库、废弃矿山、采空区、塌陷沉降区、戈壁滩、荒漠等空旷场地的综合利用和生态保护。
另外，根据本发明上述实施例提出的光伏发电生态修复系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：水过滤单元，所述水过滤单元通过管道分别与所述水收集单元和所述水存储单元连接，用于对所述水收集单元收集的雨水和清洁水进行过滤。
根据本发明的一个实施例，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：储能单元，所述储能单元与所述光伏发电单元电连接，用于存储所述光伏发电单元产生的直流电能，或者为所述光伏发电生态修复系统的各用电单元供电。
根据本发明的一个实施例，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：控制器，所述控制器与所述光伏发电生态修复系统的各单元通信连接，用于对所述各单元进行控制，采集所述各单元的信号并传输至外部设备，以及监测所述光伏面板的污染程度，根据所述污染程度控制所述灌溉单元对所述光伏面板进行清洁。
根据本发明的一个实施例，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：加药单元，所述加药单元通过管道与所述水存储单元连接，用于向所述水存储单元中添加水质调节药剂和/或植物生长所需的肥料。
根据本发明的一个实施例，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：电网；光储一体机，所述光储一体机分别与所述光伏发电单元和所述电网电连接，用于将所述光伏发电单元产生的直流电能转换为交流电能并输出至所述电网，或者，在所述电网停电时，将所述储能单元存储的直流电能转化为交流电能并输出至所述各用电单元。
根据本发明的一个实施例，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：补充水源单元，所述补充水源单元通过管道与所述水存储单元连接，用于向所述水存储单元中注入补充水源。
根据本发明的一个实施例，所述水收集单元为设置在地面具有一定角度的沟槽或水槽。
根据本发明的一个实施例，所述灌溉单元为人工滴灌设备或喷灌设备。
根据本发明的一个实施例，所述水过滤单元为石英砂过滤器、斜板沉淀池、超滤膜过滤器、包括化学纤维的过滤器中的任意一种。
附图说明
图1是根据本发明实施例的光伏发电生态修复系统的示意图；以及
图2是根据本发明一个实施例的光伏发电生态修复系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的光伏发电生态修复系统。
图1是根据本发明实施例的光伏发电生态修复系统的示意图。如图1所示，本发明实施例的光伏发电生态修复系统，包括：光伏发电单元1、水收集单元2、水存储单元3和灌溉单元4。
其中，光伏发电单元1用于产生直流电能。具体地，光伏发电单元1是含有若干块光伏面板的发电装置，可以产生直流电能。建设在荒漠、戈壁等扬尘严重地区的光伏面板，能够改变地表的粗糙度，提高风阻，起到阻风固沙的作用；光伏面板还可以遮挡阳光，降低地表水分蒸发速度，提高土壤含水率，提高植物成活率；光伏面板最低点距地面不小于1.5米，采用单立柱结构形成，能够扩大光伏面板下方植物的生长和人员活动的空间，立柱高度大于2米，这样立柱还能作为攀附生长植物的攀附物。
水收集单元2设置于光伏发电单元1的光伏面板的底部，用于收集沿光伏面板流下的雨水和清洁水。具体地，水收集单元2可以为设置在地面具有一定角度的沟槽或水槽，也可以为安装在光伏面板下方的沟槽或水槽，连接有管道5，可以收集沿光伏面板流下的雨水、光伏面板的清洗水，降低地表水分蒸发，实现水资源的长期利用。其中，管道3可以为PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)材质的排水管，当然也可以为其他材质，如金属等。
水存储单元3通过管道5与水收集单元2连接，用于存储水收集单元2收集的雨水和清洁水。具体地，水收集单元2通过管道5与水存储单元3连接，以便水收集单元2收集的沿光伏面板流下的雨水、光伏面板的清洗水沿管道5流向水存储单元3，这样水存储单元3便可以存储水收集单元2收集的雨水和清洁水，这样能够给光伏电站及周边植被提供灌溉水源，实现水资源的高效利用。其中，水存储单元3可以为埋到地下的水泥池，地表包括盖板，防止水分的蒸发，实现水的存储；也可以是水罐、水箱等，如PP(Polypropylene，聚丙烯)材质的水罐、不锈钢水箱。水存储单元3中可包含水位感应装置，以对水存储单元3中的水位进行感应。
灌溉单元4通过管道5与水存储单元3连接，用于利用水存储单元3中存储的水进行植物灌溉和/或对光伏面板进行清洁。具体地，灌溉单元4可以为人工滴灌设备或喷灌设备，系统通过采用人工滴灌设备或喷灌设备，可以节约水源，对调整水量、实现长期持续浇水提供极大的可能，实现水资源的高效利，并能够改变光伏面板下方雨水分配不均匀的情况。其中，当灌溉单元4为人工滴灌设备时，人工滴灌设备需连接活动的水管，以便于操作人员利用水管吸取水存储单元3中存储的水，对植物进行灌溉和/或对光伏面板进行清洁；当灌溉单元4为喷灌设备(如地表的灌溉设备、或埋在地下的灌溉设备等)时，喷灌设备可以设置为具有一定角度的喷灌喷嘴，以便系统自动实现利用水存储单元3中存储的水，对植物进行灌溉和/或对光伏面板进行清洁。
由此，含有光伏发电单元、水收集单元、水存储单元和灌溉单元的光伏发电生态修复系统，能够实现雨水和光伏面板清洁水的自动收集、存储、灌溉，提高了水资源的利用率，提高了植物的成活率，从而能够实现尾矿库、废弃矿山、采空区、塌陷沉降区、戈壁滩、荒漠等空旷场地的综合利用和生态保护，尤其适用于干旱、半干旱缺水地区的生态修复。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：水过滤单元6，水过滤单元6通过管道5分别与水收集单元2和水存储单元3连接，用于对水收集单元2收集的雨水和清洁水进行过滤。
具体地，由于光伏面板的清洗水及场地径流排水含有泥沙，有可能堵塞灌溉单元4的喷头，所以通过在水存储单元3前面设置水过滤单元6来去除水收集单元2收集到的雨水和清洁水中的悬浮物，实现水的净化，以防止灌溉单元堵塞。其中，水过滤单元6还可以为石英砂过滤器、斜板沉淀池、超滤膜过滤器、包括化学纤维的过滤器(如PP棉过滤器)中的任意一种。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：储能单元7，储能单元7与光伏发电单元1电连接，用于存储光伏发电单元1产生的直流电能，或者为光伏发电生态修复系统的各用电单元供电。
具体地，储能单元7可以储能电池(如铅酸电池、锂电池等)，储能单元7通过线路10(如输电线路)与光伏发电单元1电连接。在白天光伏发电单元1发电较多时，光伏发电单元1通过线路10将自身产生的直流电能输送给储能单元7，储能单元7存储该直流电能；在无外部电网或者停电的情况下，储能单元7依然通过自身存储的直流电能为光伏发电生态修复系统的各用电单元提供电能，以保证系统的正常运行。其中，线路10包括两个独立的线路，分别为输电线路和控制线路，输电线路用于输送电能，控制线路用于传输控制信号。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：控制器8，控制器8与光伏发电生态修复系统的各单元通信连接，用于对各单元进行控制，采集各单元的信号并传输至外部设备，以及监测光伏面板的污染程度，根据污染程度控制灌溉单元4对光伏面板进行清洁。
具体地，控制器8为内置程序的控制器，控制器8通过线路10(如控制线路)与光伏发电生态修复系统的各单元通信连接，以实现各单元的自动化控制，并能采集各单元的信号，将各单元的信号通过有线或无线通讯方式(如无线局域网)传输至手机和远程计算机等外部设备。外部设备能够实时接收并显示现场所有信号，并能下达指令，对部分设备实现远程控制，实现对整个系统的远程监控功能。
控制器8还可包括用于监测光伏面板的污染程度的监测模块，并能根据污染程度控制灌溉单元4的启动，例如，当污染程度大于或等于预设污染程度时，控制器8控制灌溉单元4对光伏面板进行清洁；当污染程度小于预设污染程度时，控制器8不控制灌溉单元4对光伏面板进行清洁。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：加药单元9，加药单元9通过管道5与水存储单元3连接，用于向水存储单元3中添加水质调节药剂和/或植物生长所需的肥料。
具体地，加药单元9可以包括储药罐和泵，利用泵将储药罐中的药(如水质调节药剂、植物生长所需的肥料)通过管道5注入水存储单元3，这样能够向水存储单元3中添加水质调节药剂、植物生长所需的肥料等。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：电网11和光储一体机12。光储一体机12分别与光伏发电单元1和电网11电连接，用于将光伏发电单元1产生的直流电能转换为交流电能并输出至电网11，或者，在电网11停电时，将储能单元5存储的直流电能转化为交流电能并输出至各用电单元。
具体地，电网11可以为企业电网，也可以为公共电网，具体不做限制，在阴天或黑夜需要电能时，给系统供电。光储一体机12可将光伏发电单元1产生的直流电能存储进储能单元7，又能够将光伏发电单元1产生的直流电能转换为交流电，并输出至电网11，电网11将交流电供其他地方使用，还能在电网11停电时，将储能单元7存储的直流电能转化为交流电能，并输出至各用电单元，以满足系统对电能的需求。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的光伏发电生态修复系统，还包括：补充水源单元13，补充水源单元13通过管道5与水存储单元3连接，用于向水存储单元3中注入补充水源。
具体地，补充水源单元13包括水泵和必要的管道5，利用水泵通过管道5向水存储单元3中注入补充水源，补充水源可来自地下水或其他可用的地表水。
需要说明的是，本发明实施例的光伏发电生态修复系统，也可以不包括水收集单元2，只通过补充水源单元13向水存储单元3中注入水源。
另外，需要说明的是，本发明实施例的灌溉单元4也可以包含自己的储水装置，以实现液体药液的存储、稀释，或者包含自己提供药剂混合物的容器；本发明实施例的系统如果接入电网11，也可以不包括储能单元7，可通过电网7直接为系统供电。
综上所述，根据本发明实施例的光伏发电生态修复系统，通过设置于光伏发电单元的光伏面板底部的水收集单元收集沿光伏面板流下的雨水和清洁水，收集到的沿光伏面板流下的雨水和清洁水通过管道流向水存储单元，水存储单元便可以存储水收集单元收集的雨水和清洁水，水存储单元的收集的雨水和清洁水通过管道流向灌溉单元，灌溉单元利用水存储单元中存储的水进行植物灌溉和/或对光伏面板进行清洁。由此，能够实现雨水和光伏面板清洁水的自动收集、存储、灌溉，提高了水资源的利用率，提高了植物的成活率，从而能够实现尾矿库、废弃矿山、采空区、塌陷沉降区、戈壁滩、荒漠等空旷场地的综合利用和生态保护。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种光伏发电生态修复系统，其特征在于，包括：
光伏发电单元，用于产生直流电能；
水收集单元，所述水收集单元设置于所述光伏发电单元的光伏面板的底部，用于收集沿所述光伏面板流下的雨水和清洁水；
水存储单元，所述水存储单元通过管道与所述水收集单元连接，用于存储所述水收集单元收集的雨水和清洁水；
灌溉单元，所述灌溉单元通过管道与所述水存储单元连接，用于利用所述水存储单元中存储的水进行植物灌溉和/或对所述光伏面板进行清洁。
2.根据权利要求1所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，还包括：
水过滤单元，所述水过滤单元通过管道分别与所述水收集单元和所述水存储单元连接，用于对所述水收集单元收集的雨水和清洁水进行过滤。
3.根据权利要求1所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，还包括：
储能单元，所述储能单元与所述光伏发电单元电连接，用于存储所述光伏发电单元产生的直流电能，或者为所述光伏发电生态修复系统的各用电单元供电。
4.根据权利要求1所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，还包括：
控制器，所述控制器与所述光伏发电生态修复系统的各单元通信连接，用于对所述各单元进行控制，采集所述各单元的信号并传输至外部设备，以及监测所述光伏面板的污染程度，根据所述污染程度控制所述灌溉单元对所述光伏面板进行清洁。
5.根据权利要求1所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，还包括：
加药单元，所述加药单元通过管道与所述水存储单元连接，用于向所述水存储单元中添加水质调节药剂和/或植物生长所需的肥料。
6.根据权利要求3所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，还包括：
电网；
光储一体机，所述光储一体机分别与所述光伏发电单元和所述电网电连接，用于将所述光伏发电单元产生的直流电能转换为交流电能并输出至所述电网，或者，在所述电网停电时，将所述储能单元存储的直流电能转化为交流电能并输出至所述各用电单元。
7.根据权利要求1所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，还包括：
补充水源单元，所述补充水源单元通过管道与所述水存储单元连接，用于向所述水存储单元中注入补充水源。
8.根据权利要求1所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，所述水收集单元为设置在地面具有一定角度的沟槽或水槽。
9.根据权利要求1所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，所述灌溉单元为人工滴灌设备或喷灌设备。
10.根据权利要求2所述的光伏发电生态修复系统，其特征在于，所述水过滤单元为石英砂过滤器、斜板沉淀池、超滤膜过滤器、包括化学纤维的过滤器中的任意一种。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113951114A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-21 | 新疆大学 | 一种基于煤矿地下水库的离网光伏智能灌溉系统 |
| CN115644025A (zh) * | 2022-09-13 | 2023-01-31 | 环保桥(上海)环境技术有限公司 | 光伏清洁灌溉装置及系统 |
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2018
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