CN205105829U - 基于太阳能发电系统的农业大棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于太阳能发电系统的农业大棚，该农业大棚包含：大棚本体，其内部围成用于种植的空间；太阳能顶棚，其架设在大棚本体的顶部；太阳能发电系统，其包含太阳能发电组件，太阳能发电组件铺设在太阳能顶棚上。本实用新型在农业大棚顶部铺设太阳能发电系统，利用太阳能发电可用于灌溉、照明等用途，多余电力可出售给周边农户，提供清洁的绿色能源，降低成本，保护环境；太阳能发电组件可直接替代农业大棚的顶棚进行安装，可非常便捷的对现有农业大棚进行改造，可行性高。

Description

基于太阳能发电系统的农业大棚

技术领域

本实用新型涉及一种环保领域的农业设施，具体涉及一种基于太阳能发电系统的农业大棚。

背景技术

我国的传统能源石油在15年内、煤炭在60年内将耗尽，世界上的传统能源最长使用时间也不会超过100年。而太阳能清洁无污染并且巨大、取之不尽，仅在一小时内照射到地球表面太阳光的能量就比全人类一整年所消耗的能量还要多。所以太阳能发电的应用越来越广泛，并且太阳能发电的应用已成为国家的能源战略中心之一。

我国已出台多项政策来扶持太阳能发电的应用，太阳能发电应用的形式多种多样，如太阳能建筑、太阳能路灯、太阳能景观灯、太阳能导向牌、太阳能手提灯、太阳能玩具等，太阳能发电的应用越来越广泛，特别鼓励与建筑物高度结合的发电项目。

目前农业大棚的传统供电设施使用麻烦，所以太阳能供电系统与现代农业大棚结合在一起的太阳能发电项目给了现代农业一个新的启示。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于太阳能发电系统的农业大棚，提供绿色电力，节能能源，降低成本，保护环境。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于太阳能发电系统的农业大棚，其特点是，该农业大棚包含：

大棚本体，其内部围成用于种植的空间；

太阳能顶棚，其架设在大棚本体的顶部；

太阳能发电系统，其包含太阳能发电组件，太阳能发电组件铺设在太阳能顶棚上。

上述太阳能发电组件间隔设置，相邻太阳能发电组件之间间隔区域铺设有透光材料，太阳能发电组件之间的间隔区域面积大小可调。

上述太阳能顶棚设为平顶结构、或斜面结构、或起脊结构、或人字形结构。

上述太阳能顶棚设为人字形结构时，朝南一面设有太阳能发电组件，朝北一面设有透光材料，透光材料的面积大小可调。

上述透光材料为玻璃、或有机玻璃、或透光塑料板、或透光塑料薄膜。

上述太阳能发电组件以倾斜设置时，太阳能发电组件的倾角与农业大棚所在位置的纬度相对应。

上述太阳能发电组件输出端电路连接外接的蓄电池或用户侧网络。

上述太阳能发电组件输出端直接或通过蓄电池电路连接至外接的灌溉系统或照明设备。

本实用新型基于太阳能发电系统的农业大棚和现有技术的农业大棚相比，其优点在于，本实用新型在农业大棚顶部铺设太阳能发电系统，利用太阳能发电可用于灌溉、照明等用途，多余电力可出售给周边农户，提供清洁的绿色能源，降低成本，保护环境；

本实用新型的太阳能发电组件直接替代农业大棚的顶棚，太阳能发电组件的安装和对现有农业大棚的改造非常便捷，可行性高；

本实用新型通过调节太阳能发电组件的布局密度，调节对农作物的太阳光入射量，有助于不同农作物的生长，同时使用方便；高效绿色光伏生态大棚生产模式属于工厂化、标准化，可以集中经营、规模种植；利用太阳能电池防紫外线技术，实现物理杀虫防虫，减少农药使用，保护耕地，太阳能发电组件起到滤光作用，省去遮阳网费用，所以建设成本低于同等玻璃温室大棚；适合种植高附加值作物，投资回收周期短。

附图说明

图1为本实用新型基于太阳能发电系统的农业大棚的结构示意图；

图2为一种排布太阳能发电组件的实施例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。

农业大棚的种类很多，根据不同的屋架材料、采光材料等，可分为：玻璃农业大棚、塑料农业大棚；单屋面农业大棚、双屋面农业大棚等。如图1所示，为一种基于太阳能发电系统的农业大棚的实施例，其采用玻璃农业大棚或双屋面农业大棚改造而成。该基于太阳能发电系统的农业大棚包含：大棚本体101和架设在大棚本体101顶部的太阳能顶棚102，以及太阳能发电系统。

太阳能发电系统包含有太阳能发电组件103，太阳能发电组件103采用太阳能电池板，太阳能电池板的参数如下：最大功率为250W；开路电压为37.3V；短路电流为8.81A；最大功率点的工作电压为29.9V；最大功率点的工作电流为8.36A；实际电池片效率17.12%；组件效率为15.40%；组件尺寸1640毫米×990毫米×40毫米；重量10.1千克；框架为阳极氧化铝；采用3.2mm的太阳能超白钢化玻璃覆盖；电池片封装采用EVA材料；背板采用复合薄膜；太阳能电池片采用6×10片单晶硅太阳能电池片（156mm×156mm）；接线盒参数为：额定电流≥12A，IP≥65，TUV＆UL；电缆为长度900mm；截面积为1×4mm²；温度范围系数为-40℃to+85℃；抗冰雹系数为：最大直径25mm，撞击速度23m/s（51.2mph）；最大表面负荷为7200pa。

以76.8米*40米农业大棚为例，约可安装293.67kW的太阳能光伏系统和太阳能电池板，太阳能电池板采用公元太阳能自主生产的ESPSA195W光伏组件。在实际应用中，如果工程总装机容量约为293.67kW，采用ESPSA195W光伏组件1506块，预计发电量可达到30万度每年。

大棚本体101采用目前常用的农业大棚结构，其包含：组成大棚本体101整体结构的钢结构框架，包覆在钢结构框架外的围墙，围墙采用玻璃、或有机玻璃、或塑料板、或塑料薄膜。通过钢结构框架与围墙在大棚本体101内围成用于种植的空间，大棚本体101内用于种植的空间包含有大棚内地面，大棚内地面包含边缘的四周环路和纵横交错的干道，在四周环路和干道之间均匀分布有种植区。

太阳能顶棚102架设在大棚本体101的顶部，太阳能顶棚102可设为平顶结构、或斜面结构、或起脊结构、或人字形结构。太阳能顶棚102包含：组成太阳能顶棚102结构基础的顶棚框架，太阳能发电组件103铺设在顶棚框架上。

本实施例中，大棚本体101四周及顶棚框架完工后，可直接铺设太阳能发电组件103，将太阳能发电组件103直接用做农业大棚顶棚，替代传统的屋顶建筑材料，既可当顶棚又可充分发电，可以与农业大棚同时设计、同时施工，可以在工厂批量生产，并节约原有屋面材料，降低成本。

优选的，太阳能发电组件103以硅硐结构胶和硅硐耐候密封胶固定于顶棚框架上，且硅硐结构胶和硅硐耐候密封胶均作用于用于太阳能发电组件103和顶棚框架之间。硅硐结构胶和硅硐耐候密封胶双重作用保证了太阳能发电组件103能够牢固的安装在顶棚框架上。

太阳能发电组件103基本遵循朝南铺设的原则，增加太阳能的接收量，并且太阳能发电组件103以倾斜设置时，太阳能发电组件103的倾角与农业大棚所在位置的纬度相对应，根据所处纬度调整倾角，使太阳能发电组件103尽可能长时间接近受太阳直射，以获得最大发电量。

太阳能发电组件103可选择性地分布于太阳能顶棚102上，通过对太阳能发电组件103的合理布局，以契合农业大棚所种植植物的特性。

由于植物生长需要一定的光照度，根据不同植物，可选择不同的采光度。通过间隔、错开太阳能电池板的排列方式，可达到不同的采光度。通常采用的方法为：a、若干电池板间隔，留出中间采光带；b、对于人字坡（人字形结构），可采用一坡铺设电池板，另一破采光；或南坡电池板，北坡采光。

具体为，例如太阳能顶棚102设为人字形结构时，两个顶棚面分别朝南和朝北，在朝南一面上设置太阳能发电组件103，朝北一面则设置透光材料。该透光材料采用玻璃、或有机玻璃、或透光塑料板、或透光塑料薄膜，透光材料的面积大小可调，以调节太阳光对农作物的入射量。

如图2所示，太阳能顶棚102上太阳能发电组件103为方阵式排布，可采用相互紧密贴合设置或相互间隔设置。

具体应用中，太阳能发电组件103间隔设置的具体布局可根据实际需要进行排布。同时，在太阳能发电组件103间隔设置时，相邻太阳能发电组件103之间的间隔区域中铺设有透光材料。透光材料采用玻璃、或有机玻璃、或透光塑料板、或透光塑料薄膜。通过调节太阳能发电组件103的分布密度，以调节太阳能发电组件103之间间隔区域的面积大小，即调节透光材料的面积大小，从而调节太阳光对农作物的入射量。

太阳能发电系统还包含有用于并网的逆变器，太阳能发电组件103输出端电路连接逆变器，并通过逆变器电路连接外接的蓄电池，蓄电池存储太阳能发电组件103经过太阳能照射转化产生的电能，蓄电池可为用电设备进行供电。太阳能发电组件103还可以通过逆变器电路连接外接的用户侧网络，直接输送至用户的电网中，对用户的用电设备进行供电，实现对电能的现发现用。其中，针对工程总装机容量约为293.67kW，逆变器可采用选择SG100K3三台。

逆变器选型特性如下：10KW逆变器；逆变效率最大97%；具有两个独立的MPPT跟踪单元，适应更加复杂的使用环境；直流输入电压250V-800V，使配置太阳能电池组件更加简便；输出电能品质好，满足国家电网电能质量要求；工作温度范围宽，-20℃~+60℃；内置电脑控制系统。具有记录运行数据功能，运行控制参数可以设置与调；安全等级、防护等级IP65；悬挂式安装；户内户外均可；基本实现无人值守的全自动运行；噪音低于30dBa。

传统农业大棚的供电设施比较麻烦，使用太阳能发电系统可以减少电缆线路铺设及开挖沟道等。可将太阳能发电组件输出端直接或通过蓄电池电路连接至外接的灌溉系统、或照明设备或、农业大棚的换风设备，使用自身太阳能发电系统产生的绿色电力用于灌溉、照明等用途，多余电力还可出售给周边农户。

以下说明一个8m*50m的单体农业大棚的实施例，其太阳能发电系统设置如下：

所选择的太阳能发电组件103为单晶硅电池组件，单晶硅电池组件尺寸约1.7m*1m，单块组件容量为250Wp。棚顶框架设好支架后，铺设具有防水功能的型材框架，再铺设太阳能发电组件103，以北纬30度左右考虑，太阳能发电组件103倾角设为22度横铺，不同纬度需相应调整角度，50块太阳能发电组件103铺设4行，共铺设200块，组件容量共50KWp。背面因阳光照射受限，发电效率很低，故考虑铺设装饰组件，共铺设50块2行装饰组件。逆变器选择5台10KWp光伏逆变器，太阳能发电系统接入点直接接入用户侧或低压侧并网。上述基于太阳能发电系统的农业大棚，年发电量可达到为50000度，25年节省煤炭405吨，25年减排CO₂1080吨，很大限度上通过太阳能发电可替代燃煤发电，减少排放二氧化碳、二氧化硫、灰渣等对环境造成危害的物质和气体。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于，该农业大棚包含：

大棚本体，其内部围成用于种植的空间；

太阳能顶棚，其架设在大棚本体的顶部；

太阳能发电系统，其包含太阳能发电组件，太阳能发电组件铺设在太阳能顶棚上。

2.如权利要求1所述的基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于，所述太阳能发电组件间隔设置，相邻太阳能发电组件之间间隔区域铺设有透光材料，太阳能发电组件之间的间隔区域面积大小可调。

3.如权利要求1所述的基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于：所述太阳能顶棚设为平顶结构、或斜面结构、或起脊结构、或人字形结构。

4.如权利要求3所述的基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于，所述太阳能顶棚设为人字形结构时，朝南一面设有太阳能发电组件，朝北一面设有透光材料，透光材料的面积大小可调。

5.如权利要求2或4所述的基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于：所述透光材料为玻璃、或有机玻璃、或透光塑料板、或透光塑料薄膜。

6.如权利要求1所述的基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于，所述太阳能发电组件以倾斜设置时，太阳能发电组件的倾角与农业大棚所在位置的纬度相对应。

7.如权利要求1所述的基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于，所述太阳能发电组件输出端电路连接外接的蓄电池或用户侧网络。

8.如权利要求7所述的基于太阳能发电系统的农业大棚，其特征在于，所述太阳能发电组件输出端直接或通过蓄电池电路连接至外接的灌溉系统或照明设备。