CN119073146A - 人工降雨灌溉发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种人工降雨（式）罐溉发电系统，它包括水管、光伏电池组件、高耸支撑物、横挂于农田上空的水管光伏组件阵列。本申请将光伏发电系统与农业灌溉系统合二为一；在精准高效灌溉的同时，可收集太阳能发电，从而形成灌溉与发电的双重技术效果，并可通过光伏发电收益反补农业，为农业提供灌溉、施肥、打药服务。

Description

人工降雨灌溉发电系统

技术领域

本申请属于农光互补技术与农业灌溉技术领域，具体涉及一种人工降雨（式）罐溉发电系统。

背景技术

郑国渠作为中国古代水利工程的杰出代表，其深远的历史意义不仅在于其宏大的灌溉规模，更在于它开启了古代农业文明发展的新局面。随着全球人口的不断增长和对农业生产效率的需求不断提高，现代农业对灌溉技术的要求越来越高。灌溉技术的不断发展，使得农民能够更有效地利用有限的水资源，满足作物的生长需求。其中，滴灌和喷灌技术是目前广泛应用的两种先进灌溉方法。然而，这两种技术虽然在节水方面具有显著优势，但也存在一些不可忽视的问题，特别是在与农业机械耕作的协调方面。这些问题不仅影响农业生产效率，还对耕地资源的利用造成了不必要的浪费。滴灌技术是一种通过将水直接输送到植物根部区域的灌溉方法，具有显著的节水效果。通过将水管埋设或铺设在作物的根部区域，滴灌能够精确地控制水量，避免水资源的浪费。然而，这一技术在实际应用中面临以下局限性：水管铺设影响机械作业，滴灌系统的水管通常需要铺设在农田中，这就对农业机械的耕作产生了障碍。农机在田间进行耕作、播种、收割等操作时，容易受到水管的影响，导致作业不便甚至损坏设备。而在收割季节前，需要将滴灌系统撤除，费时费力，增加了农业生产的复杂性和成本。维护困难，滴灌系统在长时间使用过程中，水管容易被土壤、杂草和其他障碍物覆盖，维护和修复变得困难。一旦出现堵塞或损坏，修复过程复杂且可能需要停止灌溉作业，这对于作物的正常生长极为不利。水管寿命短，由于水管长期暴露在田间，受到紫外线、温度变化及机械压力的影响，其使用寿命有限，频繁更换又增加了成本。喷灌技术是通过将水喷洒到作物上方，模拟自然降雨的灌溉方式。喷灌系统通常由喷头、水泵和管道组成，可以覆盖大面积农田，且灌溉效果均匀。但在实际应用中，喷灌技术也面临着一些挑战：灌溉车对农田的影响，喷灌系统需要灌溉车在田间移动以进行作业。然而，灌溉车在农田中行驶时，会压坏作物，尤其是在作物生长期，造成直接经济损失。为了避免这一问题，农民通常需要在田间预留车道，以便灌溉车通过。然而，这种预留车道又导致了耕地资源的浪费，减少了实际可用的种植面积，影响了整体产量。水资源浪费，尽管喷灌技术相较于传统灌溉方式节约了水资源，但由于喷洒过程中的蒸发和风吹影响，仍然存在一定的水资源浪费现象。此外，在喷灌过程中，水并非全部到达作物根部，而是部分留在叶片或地表，无法被作物有效吸收。设备投入与维护成本高，喷灌系统的初期投入较高，且日常运行需要消耗大量能源，特别是在大面积灌溉时。此外，喷灌设备的定期维护和更新也是一项不小的支出。滴灌和喷灌技术在提高农业用水效率的同时，也对耕地资源的利用产生了影响。首先，由于滴灌系统的水管铺设和喷灌系统的车道预留，都需要占用部分耕地，减少了实际种植面积。这种浪费在大规模农业生产中尤为显著，尤其是在耕地资源紧张的地区，更是不可忽视的问题。其次，灌溉车在田间的运行不仅会压坏作物，还会对土壤结构造成一定的破坏，影响土壤的长期肥力和作物的生长条件。这种破坏性在长期使用喷灌技术的农田中逐渐积累，可能会导致土壤压实和透水性下降，进而影响作物的产量和质量。

鉴于现行滴灌和喷灌技术在实际应用中存在的上述问题，业内科研工作者一直在研究如何在不妨碍农业机械耕作的前提下，进一步提高灌溉效率，减少水资源浪费，最大化利用耕地资源，以推动现代农业向更高层次发展。

发明内容

本申请的目的：提供一种人工降雨（式）罐溉发电系统，以便在实现精准、高效灌溉的同时，收集太阳能发电、形成灌溉与发电的双重效益；以期通过光伏发电收益反补农业，顺便为农业提供灌溉、施肥、打药服务。

为了实现上述发明目的，本申请提供的一种人工降雨（式）罐溉发电系统如下。

本申请一种人工降雨（式）罐溉发电系统，其特征在于，它包括：

①灌溉用水管以及发电用光伏电池组件，二者组合成一种既能接受阳光发电、又可向农田输水灌溉的窄长形的水管光伏组件，即线型水管光伏组件；

②高耸支撑物以及通过承重索横挂于农田上空的间隔排列的水管光伏组件阵列；水管光伏组件的宽度为D（若是圆形D则是指直径）、（水管光伏组件的）高度为H、（水管光伏组件单跨的）跨度为L、（水管光伏组件）水平投影的间距为K；其中，D 小于设定宽度尺寸、H大于设定高度尺寸、L大于设定跨度尺寸、K大于设定间距尺寸；

③水管光伏组件投射在地表上的阴影，包括水平投影；其中水管光伏组件的宽度D与其（水管光伏组件）水平投影的间距K之比值——遮阳系数D/K小于设定系数值，间高比K/H小于设定系数值。

优选的是，所述的人工降雨灌溉发电系统，它包括下列a₁至a₉ 中、或b₁至b₈中、或c₁至c₆中、或e₁至e₇中、或f₁至f₁₁中、或g₁至g₅中任意一个技术特征：

a₁D≤10mm、a₂D≤20mm、a₃D≤30mm、a₄D≤50mm、a₅D≤100mm、a₆D≤235mm、a₇D≤322mm、a₈D≤415mm、a₉D≤1280mm；

b₁H≥1m、b₂H≥2m、b₃H≥3m、b₄H≥5m、b₅H≥10m、b₆H≥20m、b₇H≥30m、b₈H≥50m；

c₁L≥10m、c₂L≥20m、c₃L≥50m、c₄L≥80m、c₅L≥150m、c₆L≥500m；

e₁K≥0.2m、e₂K≥0.5m、e₃K≥1、e₄K≥2m、e₅K≥3m、e₆K≥5m、e₇K≥10m；

f₁D/K≤0.01、f₂D/K≤0.02、f₃D/K≤0.03、f₄D/K≤0.05、f₅D/K≤0.1、f₆D/K≤0.2、f₇D/K≤0.3、f₈D/K≤0.5、f₉D/K≤1、f₁₀D/K≤2、f₁₁D/K≤3；

g₁K/H≤0.1、g₂K/H≤0.5、g₃K/H≤1、g₄K/H≤2、g₅K/H≤5。

更为优选的是，所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：水管光伏组件的正午阴影每1-20分钟或每1-5分钟移动1条正午阴影宽度的距离；或者，水管光伏组件的正午阴影移动1条正午阴影宽度的距离不超过30分钟或1小时、以免导致该株（即该位置的）作物的光合作用减弱并减产；为了统一检测标准，这里将正午阴影定义为正午时候（即11时至13时）的太阳将水管光伏组件投射在地表上的阴影。

更为优选的是，所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：（提升水管光伏组件高度H，缩小遮阳系数D/K，增大间高比K/H，以使）相邻多根水管光伏组件的阴影（随着太阳的移动）不断遮挡、放开、再遮挡、再放开地对作物进行间歇光照；（以使）作物每日被多频次、长时间、间歇性地接受阳光，以刺激作物生长，提高作物产量。

研究显示，使H≥3m、D≤415mm、遮阳系数D/K≤0.25、间高比K/H≤1，使作物需要的阳光每隔20分钟被遮挡3-5分钟；如此不断遮挡、放开、再遮挡、再放开地轮番遮挡同一株作物的阳光，使作物获得间歇光照，以刺激作物生长，可提高作物产量。这样一来，作物吸收到的阳光平均将会减少13-20%。其中一组数据显示，减少13%以内（相当于D/K≤0.15时）的阳光照射时，对作物的光合作用和产量没有丝毫影响；其中另一组数据显示，减少20%以上（相当于D/K≥0.25时）的阳光照射时，对作物的光合作用和产量开始有一些影响。因此，H≥3m、D≤415mm（235mm最好）、D/K≤0.25、间高比K/H≤1，每条正午阴影每1-20分钟移动1条1D的距离，是无碍于作物光合作用的黄金比例，具有普遍使用价值。

研究显示，阴影停留在同一株作物上的时长，还与H成反比、与D成正比。以海口市秀英区为例，H为50米高的南北走向的水管光伏组件、于3月4日正午时分（11点）的阴影移动速度是68cm/分钟；若把水管光伏组件的高度 H降到4.6米，则阴影移动速度将会降至2.5cm/分钟，若把水管光伏组件的高度 H降到1.2米，则阴影移动速度将会降至0.6cm/分钟。又于3月4日正午时分（13点半）把水管光伏组件的高度 H降到5米，则阴影移动速度将会降至1.3cm/分钟。同期对比观察得知，东西走向的高度 H为5米的水管光伏组件，其阴影（向南）移动的速度才0.33毫米/分钟，其阴影移动速度实在太慢，具体实施中，应尽量避免将比较宽的水管光伏组件沿东西走向架设，应尽量沿南北走向架设。由此可见，为了减轻阴影移动速度慢对作物生长的影响，应尽量提升水管光伏组件的吊挂高度 H。鉴于高度 H为1米时，阴影在作物上的停留时间很长（平均超过1小时），会严重作物生长，因此不建议采用这么低的高度 H；为减轻阴影移动速度慢对作物生长的影响，还应尽量缩小水管光伏组件的宽度D。

综上所述，具体实施时，应将高度 H优选为3m以上，最好选为4.2m以上；应将宽度D优选为0.415m以下；还应将水平投影间距K优选为0.5 m以上，最好优选为1m以上；D/K≤0.25，最好选为D/K≤0.15的黄金比例。

具体实施中，应根据耕地里的作物种类区别选择遮阳系数D/K，对于需要遮光网来调节光照水平的作物、以及不在乎产量的林地来说。例如菜类作物莴苣、生菜、菠菜、甘蓝、芥菜、芹菜、绿林、草原等，可适当提高遮阳系数D/K，缩小间距K，增大宽度D。

还有优选的是，所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：水管外覆设有光伏电池层及其透明保护层，水管内流动有灌溉/降温用水。

还有优选的是所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：水管以及与之同向设置的（柱面或平面）光伏电池（窄长）条和（最好一根而非多根）承重索、还有灌溉用喷头等部件，共同组合成一种既能接受阳光发电、又可向农田输水（并可象人工降雨那样均匀）喷灌的、两端分别挂在高耸支撑物上的线型水管光伏组件。

可取的是，使水管光伏组件喷出之水、顺便淋湿或冲刷光伏电池的透明保护层，以将其降温和清洗，从而提高发电效率。

本申请所述的承重索泛指可通过张拉作用支撑起光伏电池板的线型物，包括绳索、钢索、锁链、多段棒体或管体或型材勾连而成的线型物等。

与现有技术相比，本申请具有如下有益技术效果。

其一、巧妙结合：人工降雨灌溉发电系统的核心在于其独特的创新计理念——将光伏发电系统与农业灌溉系统巧妙结合，使二者共享空间、共享承重索、共享支撑物、一次施工、顺便降温和清洗，形成了一种全新的能源生产模式。在实现精准、高效灌溉的同时，可收集太阳能发电，从而形成灌溉与发电的双重技术效果，可通过光伏发电收益反补农业，为农业提供灌溉、施肥、打药服务。

其二、和谐共生：人工降雨灌溉发电系统的遮光率可被严格控制在预定范围，可确保其下方植被能够正常进行光合作用，实现了光伏发电与生态保护的和谐共生。

其三、不占土地：人工降雨灌溉发电系统仅使用农田或山林上空的空间，不占用实际土地面积，避免了对农田资源的占用和破坏，保障了粮食安全和生态安全。

其四、就近发电：可在中东部地区就近建设人工降雨灌溉发电系统，减少了长距离输电的需求，降低了输电损失和成本，提高了能源利用效率。它不仅解决了光伏发电与土地利用之间的矛盾，更为中东部地区的能源结构优化和生态环境保护提供了新的解决方案。

其五、间歇光照、可增产增收：因为水管光伏组件可呈现南北走向、且可很窄很高，且间高比K/H可很小，相邻多根水管光伏组件的阴影随着太阳的移动可（无需动力/人工自动进行快速）轮番遮挡阳光，以使作物获得间歇光照，从而刺激作物生长、提高作物产量。这样一来，不但不影响光合作用，反而可促进作物生长和增产。本申请人曾向“某某一言”AI大模型提了这样一个问题：我做了许多实验，每日每隔20分钟遮挡3-5分钟阳光，如此轮番遮挡放开地间歇光照，可刺激火龙果生长并提高产量，请问为什么。得到的答复如下：1、火龙果作为植物，其生长依赖于光合作用产生的能量和养分。然而，长时间的光照可能导致光合作用产物积累过多，影响呼吸作用的正常进行，进而影响植物的整体代谢平衡。间歇光照可能有助于调节光合作用和呼吸作用的平衡，使植物在光照期间积累能量和养分，在遮挡期间进行必要的呼吸作用，从而优化植物的生长状态。2、光信号调控，光照不仅是光合作用的能量来源，还是植物生长发育的重要信号。间歇光照可能模拟了自然界中光照强度的变化，这种变化被植物感知并转化为生长信号。研究表明，光信号可以调控植物的生长周期、开花时间以及果实的发育等生理过程。因此，间歇光照可能通过影响光信号传导途径，促进火龙果的生长和产量提高。3、减少光抑制和光破坏，在强光下，植物的光合作用系统可能受到抑制或破坏，导致光合效率下降。间歇光照可以减少植物长时间暴露在强光下的风险，降低光抑制和光破坏的发生。这有助于保护火龙果的光合作用系统，使其保持较高的光合效率，从而有利于植物的生长和产量提高。4、实验效果分析，间歇光照可能通过调节植物的生长激素分泌和细胞分裂速度，促进火龙果的枝条生长和叶片扩展。同时，良好的生长状态有助于植物更好地吸收和利用养分，为开花结果打下坚实基础。光照是影响植物开花结果的重要因素之一。间歇光照可能通过优化光信号传导途径和促进植物生长发育，提高火龙果的开花率和坐果率。此外，良好的生长状态还有助于提高果实的品质和产量，使火龙果更加饱满、甜美。综上所述，您所做的实验通过间歇光照的方式可能促进了火龙果的光合作用和生长发育平衡，从而提高了其生长速度和产量。然而，具体效果还需根据实验条件和植物品种等因素进行进一步验证和分析。

附图说明

图1为本申请（实施例一）光伏降雨灌溉发电系统在农田上空的一种应用示意图。

图2为图1中的水管光伏组件之水平投影截面结构示意图。

图3为图1中的一根水管光伏组件的一段结构示意图。

图4为图3中的水管光伏组件之横截面结构示意图。

图5为本申请（实施例二）中的一段水管光伏组件的一种结构示意图。

图6为本申请（实施例三）中的一段水管光伏组件的另一种结构示意图。

附图标号说明： 1-水管光伏组件、2-承重索、3-光伏电池、4-透明保护层、5-增粗层、6-高耸支撑物、601-支撑横梁（或支撑横索）、7-作物、8-农田、9-阴影、10-水管、11-喷出之水、12-吊挂件、13-光线、14-太阳、15-农机。

具体实施方式

为使本申请实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横”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申请和简化描述，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申请的限制。还需要说明的是，为了便于描述，本申请将水管光伏组件长度方向定义为纵向，将与之垂直的方向定义为横向或左右。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“连通”等，应做广义理解，例如“连通”，可以是电连通，还可以是直接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一。

如图1、图2、图3、图4所示，在一块上千亩农田8（例如麦田或菜地或玉米地或果树园）的上空，沿南北方向架设成千上万条距离地表3-15米的、间隔1-2米的水管光伏组件1。

第一步，在（最好选用大于1200兆帕的高抗拉强度专用）一根钢绞线式承重索2和灌溉用水管10上，例如在φ15.2×3的镀锌预应力钢绞索、高强度纤维绳索、碳纤维线缆、芳纶线缆、玻璃纤维线缆、钢丝绳、轻质管材等（专用）承重索2和灌溉用水管10上，包裹一圈（换言之，在环绕承重索2之360°的角度范围、铺设上由众多光伏电池片组成的一层）光伏电池3，最好采用薄膜光伏电池作为光伏电池3，从而制成一种（一根承重索2和灌溉用水管内置的）水管光伏组件1。薄膜光伏电池（也称薄膜太阳能电池）是一种非常灵活的光伏电池，可以裁剪成各种形状和尺寸，常见的形状包括长条状、圆形、甚至是复杂的曲线形状。专利“薄膜电池组件、钙钛矿电池组件及光伏系统（CN117295349A）”、还有CIGS薄膜太阳能电池等，均已经量产，是成熟的市售商品，这里不再赘述。具体实施时，可以向其厂家订制。值得期待的是，《Nature》刊发了最新科研成果“比A4纸还薄”的高韧性高功率太阳能电池已经制造出来。该电池可以随意卷曲，特别适合用来封装本发明中的水管光伏组件1，具体实施时，可以向其厂家订制。

第二步，在光伏电池3层上覆设透明保护层4。例如采用聚四氟乙烯材料制作透明保护层4等透明外套。聚四氟乙烯材料具有抗腐蚀、耐磨、韧性高等优异性能，不仅能够保护光伏电池组件、接收光照，还具有柔韧性，能够弯曲，有助于实现电池组件的弯曲。这种聚四氟乙烯薄膜，也是成熟的市售商品，这里不再赘述。需要使用时，可以向其有关厂家订制或采购。

第三步，参照100mm粗的现行电缆生产工艺，制出一种宽度尺寸为D的（即直径D为100mm）、全部柱面都可接受光照、无论水管光伏组件1如何风振（如何扭动、如何晃动、如何乱动），始终都有面朝太阳14的光伏电池3层可接受光照发电的水管光伏组件1，即（正圆）柱面电池组件。这样一来，就封装成了一种缆索形状的埋有水管的水管光伏组件1；该水管光伏组件1由内到外至少包括（一根专用）承重索2以及环绕（专用）承重索2周围360°的光伏电池3层和透明保护层4。它不存在水管光伏组件1乱动就会导致阳光入射角忽大忽小变化的问题。该水管光伏组件1的横截面最好是如图4所示的正圆形。横截面也可是（但是不建议采用）椭圆形、三角形、方形、（趋近于圆形的）多边形等；其中，D≤30mm或50mm或100mm或200mm或300mm或415mm等任何适宜的宽度尺寸；最佳尺寸D为100mm至200mm。

这里需要特别说明的是，研究发现：唯有横截面为正圆形的水管光伏组件1（即正圆柱面电池组件）所发出的电，才是输出电压及电流最稳定的，才不会因为水管光伏组件1被风吹的扭转和风振（包括晃动、摆动等波动）而产生不稳定的随之波动的电压及电流，才可给电网输送稳定的电流。究其原因，是因为圆柱形表面水管光伏组件1的受光量、不会因为晃动等乱动而忽大忽小变化。反之，若采用横截面为椭圆形、三角形、方形、平板形、多边形等非正圆形状的水管光伏组件1，则水管光伏组件1被风吹得乱动时，就会导致阳光入射角忽大忽小变化的问题，所发出的电必将伴随着水管光伏组件1的风振（晃动、摆动）、而产生随之波动的电压及电流，必然难以输送和使用。由此可见，具体实施中强烈建议采用横截面趋近于正圆形的水管光伏组件1，不建议采用横截面为非正圆形的水管光伏组件1。

当然，横截面为三角形、方形、多边形等非正圆形状的水管光伏组件1，也不是完全不可使用，在有些场景下还是可以使用的，比如，跨度L为10-20m等很小尺寸时，就可人为将水管光伏组件1上某一光伏电池3层的倾角设为最佳倾角，使之不受风吹影响等影响而变化，从而用于小跨度L场景发电。换言之，大跨度L场景人为无法调整并固定住水管光伏组件1的朝向，不宜采用非正圆形状的水管光伏组件1。

另一方面，横截面为正圆形的水管光伏组件1，即使风力很强，也会因为它是轴对称结构，所以来自各个方向的风力不会对水管光伏组件1形成扭矩，因而只会低频摆动和晃动。这样一来，水管光伏组件1就会很耐用、可保证25年不疲劳、不老化、不易断裂，发出的电流平稳好用。

相比而言，现行索结构柔性光伏支架技术，则是用两根（专用）承重索和一根稳定索来支撑二维的平面光伏电池板，其平面光伏电池板在高空中受到来自各个方向的风力时，必然形成扭矩，导致其易扭动、易风振、阳光入射角忽大忽小变化、瞬（间）电（流）波动大。总而言之，唯有横截面为正圆形的水管光伏组件1，才能克服高空架设难，安装工费高，清洗维护难，使用寿命短，易扭动/风振、发电波动大，农田8上空富余的太阳14能资源难以低成本开采的诸多缺陷。

第四步，将上几步所制成的众多水管光伏组件1，通过高于3-15米的支撑柱或吊索塔等（类似于电线塔/杆的）高耸支撑物6，像架设高压输电线那样间隔排列地横挂于农田8上空，使之组成水管光伏组件1阵列。该水管光伏组件1距离地表的高度H可设为2米、该水管光伏组件1单跨的跨度L可设为200-300米、该水管光伏组件1（在农田8里的）水平投影之间距K最好设为1-2米。例如可使H≥5m或10m，总之，应使高度H足够高，以保证作物7的顶端不会触碰到水管光伏组件1。也可使L≥10m或20m或50m或100m或500m或1000m，总之，应使跨度L足够大，以减少高耸支撑物6的数量、降低桩基占地面积、避免严重妨碍大型农机15作业。最好使K≥1m或2m或3m或5m或10m，总之，应适度减少水管光伏组件1的（粗细与）阴影9宽度、最低限度地保证作物7生长光照需要、避免因光照不足而减产。

为了减少支撑柱等桩基的数量，节约占地表积，也为了保证可沿南北走向架设水管光伏组件1，具体实施时，高耸支撑物6中的支撑横梁601也可不采用刚性横梁，而采用柔性横梁，例如很粗的钢索（图未示出）。

需要说明的是，具体实施中，应适当缩小水管光伏组件1的宽度尺寸D、适当增大水管光伏组件1的水平间距K，以保证水管光伏组件1的宽度尺寸D与水管光伏组件1（在农田8里的）水平投影的间距K之比值D/K≤0.01或0.02或0.03或0.05或0.10或0.20或0.30活0.5或1或2或3，以使同一根水管光伏组件1的阴影9随着太阳14的移动而快速（例如5分钟以内）划过同一株作物7（最好在5分钟内移动1个宽度尺寸D的距离），以避免同一株作物7长时间（例如超过30分钟）停留在同一根水管光伏组件1的阴影9里而降低光合作用、避免导致作物7减产。研究发现，阴影9停留在（即遮住）同一株作物7上的时长，与H成反比与D成正比。由此可见，为减轻阴影9和光照不匀对作物7生长的影响，应尽量提升水管光伏组件1的悬挂高度与H、尽量缩小水管光伏组件1的宽度尺寸。最好将H选为3-5m、将宽度尺寸D选为10-20cm。

优选的是，为了保证水管光伏组件1在农田8里的水平投影（即阴影9）之间距K相对较小，同时又要避免大风吹来使其大幅度左右摆动时不会相互碰撞，可采取高低错位的三维立体架设方式使它们相互错开。

还有优选的是，为了在单位长度的水管光伏组件1内、设置尽量大面积的光伏电池3层，以降低度电成本，可在（专用）承重索2与光伏电池3层之间，填充一些增粗填充物5（例如填充上导热性很好的增粗填充物），通过增加水管光伏组件1的粗细尺寸、来扩大光伏电池3层的可设置面积，从而极大限度地提高水管光伏组件1单位长度的受光面积，降低单位长度的发电成本。

可喜的是，水管10中的流水会顺便带走光伏电池3的热量，以将其降温，从而可顺便提高发电效率。

实施例二。

如图5所示，将上例一中的水管光伏组件1中的灌溉用水管10外置，将灌溉用水管10用吊挂件12吊挂到一根承重索2上，并在承重索2上串挂一段段圆筒型光伏电池3组件。这样一来，即成一种圆筒型水管光伏组件1，将其通过高3-15米的支撑柱或吊索塔等（类似于电线塔/杆的）高耸支撑物6，像架设高压输电线那样间隔排列地横挂于农田8上空，即可组成和上例使用效果一样的一种水管光伏组件1阵列。

实施例三。

如图6所示，将上例一、二中的水管光伏组件1中的灌溉用水管10外置，将灌溉用水管10用吊挂件12吊挂到一根承重索2上，并在承重索2上吊挂一些窄长条型光伏电池3组件。这样一来，即成一种窄长条型水管光伏组件1，将其通过高3-15米的支撑柱或吊索塔等（类似于电线塔/杆的）高耸支撑物6，像架设高压输电线那样间隔排列地横挂于农田8上空，即可组成和上例一、二使用效果一样的另一种水管光伏组件1阵列。

可取的是，使水管光伏组件1喷出之水11顺便淋湿或冲刷窄条型光伏电池3的透明保护层4，以将其降温和清洗，从而提高发电效率。

以上所揭露的仅为本申请的较佳实施例，附图仅仅是结构示意图，未按实际尺寸比例绘制，不能以此来限定本申请之权利范围，基于本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种人工降雨灌溉发电系统，其特征在于，它包括：

①灌溉用水管以及发电用光伏电池组件，二者组合成一种既能接受阳光发电、又可向农田输水灌溉的窄长形的水管光伏组件；

②高耸支撑物以及通过承重索横挂于农田上空的间隔排列的水管光伏组件阵列；水管光伏组件的宽度为D、高度为H、跨度为L、水平投影的间距为K；其中，D 小于设定宽度尺寸、H大于设定高度尺寸、L大于设定跨度尺寸、K大于设定间距尺寸；

③水管光伏组件投射在地表上的阴影，包括水平投影；其中水管光伏组件的宽度D与其水平投影的间距K之比值——遮阳系数D/K小于设定系数值，间高比K/H小于设定系数值。

2.根据权利要求1所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于，它包括下列a₁至a₉ 中、或b₁至b₈中、或c₁至c₆中、或e₁至e₇中、或f₁至f₁₁中、或g₁至g₅中任意一个技术特征：

a₁D≤10mm、a₂D≤20mm、a₃D≤30mm、a₄D≤50mm、a₅D≤100mm、a₆D≤235mm、a₇D≤322mm、a₈D≤415mm、a₉D≤1280mm；

b₁H≥1m、b₂H≥2m、b₃H≥3m、b₄H≥5m、b₅H≥10m、b₆H≥20m、b₇H≥30m、b₈H≥50m；

c₁L≥10m、c₂L≥20m、c₃L≥50m、c₄L≥80m、c₅L≥150m、c₆L≥500m；

e₁K≥0.2m、e₂K≥0.5m、e₃K≥1、e₄K≥2m、e₅K≥3m、e₆K≥5m、e₇K≥10m；

f₁D/K≤0.01、f₂D/K≤0.02、f₃D/K≤0.03、f₄D/K≤0.05、f₅D/K≤0.1、f₆D/K≤0.2、f₇D/K≤0.3、f₈D/K≤0.5、f₉D/K≤1、f₁₀D/K≤2、f₁₁D/K≤3；

g₁K/H≤0.1、g₂K/H≤0.5、g₃K/H≤1、g₄K/H≤2、g₅K/H≤5。

3.根据权利要求1所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：水管光伏组件的正午阴影每1-20分钟或每1-5分钟移动1条正午阴影宽度的距离；或者，水管光伏组件的正午阴影移动1条正午阴影宽度的距离不超过30分钟。

4.根据权利要求1或2或3所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：相邻多根水管光伏组件的阴影不断遮挡、放开、再遮挡、再放开地对作物进行间歇光照；作物每日被多频次、长时间、间歇性地接受阳光，以刺激作物生长，提高作物产量。

5.根据权利要求1或2或3所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：水管外覆设有光伏电池层及其透明保护层，水管内流动有灌溉/降温用水。

6.根据权利要求1或2或3所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：水管以及与之同向设置的光伏电池条和承重索、还有灌溉用喷头，共同组合成一种既能接受阳光发电、又可向农田输水喷灌的、两端分别挂在高耸支撑物上的线型水管光伏组件。

7.根据权利要求1或2或3所述的人工降雨灌溉发电系统，其特征在于：水管光伏组件喷出之水、淋湿/冲刷光伏电池的透明保护层。