CN111764727A - 一种人字形光伏阵列挡风墙 - Google Patents

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Abstract

一种人字形光伏阵列挡风墙，挡风墙布设在目标土壤改良区域的前方，其特征在于：由9块尺寸为（l×b×t）的光伏板布置成人字形，其中每块光伏板安装倾角为a、安装高度为M、光伏板阵列方向间距为D，光伏板阵列方向与阵列对称轴之间的夹角为A，阵列高度H=b×sina+M。阵列单元的横向布置间距为B，纵向布置间距为L，箭头所指方向为当地主要的风向。本发明既能调节目标土壤改良区域的热力平衡，又能有效削弱目标土壤改良区域的风速，可以为目标土壤改良区域植物培植创造适宜的条件。

Description

一种人字形光伏阵列挡风墙
技术领域
本发明涉及戈壁土壤防风改良技术，具体涉及戈壁挡风墙技术。
背景技术
西北戈壁地区有效风能密度>200W/m2，年可用时数>5000h，平均年太阳辐射量达6500MJ/m2，风、光能资源十分优越，是我国陆地风能开发潜力最高和光能资源丰富的地区。但强烈的风吹日照加剧了水分的蒸发，经年累月间形成了茫茫戈壁，严重限制着当地农业的发展。为此，试图寻找一种适用于戈壁地区水土改良的防风措施。
由于全球气温上升，未来戈壁风暴的严重程度和频率均会逐渐增加，因此在戈壁地区布设突破性的防风工程已经刻不容缓。专利201611121144.8介绍了一种人字形柔性挡风墙，主要应用在沿海地区，起降低目标建筑物处台风风速的作用。该装置虽然可以有效降低目标建筑物处的风速，但功能单一，在戈壁地区适用性不强。风产生的根本原因是热辐射不均匀导致空气在空间上产生温度差，进而在重力作用下发生相对位移。为此，通过将光伏阵列以人字形布设，融合光伏电站与挡风墙的优势，是一种有效减小西北戈壁蒸发量、进而改良土壤以指导当地农业生产的新出路。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能调节热力平衡，又能挡风拦沙，且适合在戈壁地区大面积推广的防风设施。
本发明是一种人字形光伏阵列挡风墙，挡风墙布置在目标土壤改良区域1的前方，由9块尺寸为（l×b×t）的光伏板2布置成人字形，其中每块光伏板安装倾角为a、安装高度为M、光伏板阵列间距为D，光伏板阵列方向与阵列对称轴之间的夹角为A，阵列高度H=b×sin（a）+M；阵列单元的横向布置间距为B，纵向布置间距为L，箭头所指方向为当地主要的风向。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明挡风墙主体为光伏板，在满足挡风要求外，还能够调节热力平衡，利用光能发电，以帮助电站基础设施运行和提供农业生产用电。
2、本发明光伏板布设参数经过严格仿真分析，能够有效削弱包括目标土壤改良区域光伏阵列安装高度M以下区域的风速。
3、本发明光伏板布设参数经过严格仿真分析，第2-5排光伏板表面的风压力由于雁阵效应而显著减小，使得阵列的抗风载能力足够抵御戈壁地区极端大风天气，人字形光伏阵列电站安全能够得到保障。
4、本发明光伏板布设参数经过严格仿真分析，拦沙网布设在最容易积沙区域，能有效拦截来流中携带的沙尘。5、本发明适合大规模推广使用，可发挥显著的生态效益。
附图说明
图1为本发明一个布设单元俯视结构示意图，图2为本发明在一个布设单元的侧视图，图3为本发明俯视结构图中区域Ⅰ 局部剖视放大示意图，图4为本发明侧视图中区域Ⅱ局部剖视放大示意图，图5为本发明一个布设单元拦沙网布置示意图。图中：1—目标土壤改良区域；2—光伏板；3—光伏阵列支撑件；4—拦沙网；5—积沙区。
具体实施方式
本发明是一种人字形光伏阵列挡风墙，如图1~图5所示，挡风墙布置在目标土壤改良区域1的前方，由9块尺寸为（l×b×t）的光伏板2布置成人字形，其中每块光伏板安装倾角为a、安装高度为M、光伏板阵列间距为D，光伏板阵列方向与阵列对称轴之间的夹角为A，阵列高度H=b×sin（a）+M；阵列单元的横向布置间距为B，纵向布置间距为L，箭头所指方向为当地主要的风向。
如图4所示，安装倾角a的范围为30±10°，偏向考虑阵列安全取小值，否则取大值。
以上所述的人字形光伏阵列挡风墙，安装高度M的范围为0.2±0.1m，当地风沙含量大时取大值。
如图1、图3所示，以上所述的人字形光伏阵列挡风墙，阵列间距D的范围为l±0.5b。
如图1、图3所示，以上所述的人字形光伏阵列挡风墙，阵列角度A的范围为30~45°。
以上所述的人字形光伏阵列挡风墙，首排光伏板厚度t不小于5cm，其他排光伏板厚度不小于3cm。
如图1、图2、图4所示，以上所述的人字形光伏阵列挡风墙，阵列的横向布置间距B不小于5H，纵向间距L在15H~20H之间。
如图1、图5所示，以上所述的人字形光伏阵列挡风墙，光伏板下缘支撑系统3间加设柔性拦沙网4，便于收集在首排光伏板前和各排光伏板间偏外侧积沙区5的落沙。
当来流在经过人字形光伏阵列区域时分成两个导流方向，一部分沿着阵列方向向后侧流动，在两侧形成局部风力加速区，流向下游挡风墙；一部分沿光伏板向阵列上方区域快速流动。使得阵列后形成了一个金字塔形的风速衰减区，在此区域风速在此区域，风速远小于外界风速，使得蒸发减弱，土壤有所改良，长期对植物生长有利。通过大规模布置，可以改善局部区域小气候和土壤煽情，从而达到局部改良土壤的目的。

Claims (8)

1.一种人字形光伏阵列挡风墙，挡风墙布置在目标土壤改良区域（1）的前方，其特征在于：由9块尺寸为（l×b×t）的光伏板（2）布置成人字形，其中每块光伏板安装倾角为a、安装高度为M、光伏板阵列间距为D，光伏板阵列方向与阵列对称轴之间的夹角为A，阵列高度H=b×sin（a）+M；阵列单元的横向布置间距为B，纵向布置间距为L，箭头所指方向为当地主要的风向。
2.如权利要求1所述的人字形光伏阵列挡风墙，其特征在于：安装倾角（a）的范围为30±10°，偏向考虑阵列安全取小值，否则取大值。
3.如权利要求1所述的人字形光伏阵列挡风墙，其特征在于：安装高度M的范围为0.2±0.1m，当地风沙含量大时取大值。
4.如权利要求1所述的人字形光伏阵列挡风墙，其特征在于：阵列间距D的范围为l±0.5b。
5.如权利要求1所述的人字形光伏阵列挡风墙，其特征在于：阵列角度A的范围为30~45°。
6.如权利要求1所述的人字形光伏阵列挡风墙，其特征在于：首排光伏板厚度（t）不小于5cm，其他排光伏板厚度不小于3cm。
7.如权利要求1所述的人字形光伏阵列挡风墙，其特征在于：阵列的横向布置间距B不小于5H，纵向间距L在15H~20H之间。
8.如权利要求1所述的人字形光伏阵列挡风墙，其特征在于：光伏板下缘支撑系统（3）间加设柔性拦沙网（4），便于收集在首排光伏板前和各排光伏板间偏外侧积沙区（5）的落沙。
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