CN205134425U - 一种生态光伏雨水收集及回用务农系统 - Google Patents

一种生态光伏雨水收集及回用务农系统 Download PDF

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Abstract

一种生态光伏雨水收集及回用务农系统，太阳能电池板（1）、充电控制器（7）、蓄电池组（8）依次连接；雨水收集装置（3）和储水池（4）、雨水净化系统（5）、高位水箱（6）依次连接；土壤湿度监测仪（11）、微型气象站（12）、太阳能板角度调节装置（2）、电磁阀（13）、水位计（14）、水泵（15）、蓄电池组（8）分别和控制系统（10）连接；雨水收集装置（3）对降落到太阳能电池板上的雨水进行过滤后流入储水池（4），储水池（4）中的雨水由输水管道进入雨水净化系统（5），从雨水净化系统（5）净化后的雨水由水泵（15）泵入高位水箱（6），高位水箱（6）中的水经过滴灌管路（9）后用于对太阳能板间隙种植农作物滴灌。

Description

一种生态光伏雨水收集及回用务农系统
技术领域
本实用新型属于农业用电用水技术领域，具体为一种生态光伏雨水收集及回用务农系统。
背景技术
随着社会的大力发展，能源的紧张状态越来越严重，开发新能源、利用新能源，已成为世界各国的共同课题。太阳能是一种清洁的可再生新能源。将太阳能转换为电能，解决了资源分布地域的限制、能源质量、环境影响等问题。我国各地区平均年日照时数2500h，西北地区全年日照时数可达3000～3300h，辐射量约586～837×104kJ／m2，相当于200～285kg标准煤燃烧所发出的热量。我国年平均降水量为630mm，东南沿海地区达1300mm以上。虽然新能源开发方面已将风力发电系统、太阳能发电系统应用于许多地方，但将雨水收集并利用起来灌溉的较少，将太阳能板作为集雨装置，将雨水回收、净化并用于灌溉的则更少。
申请号为CN201420255607.X，公开(公告)号为CN203859717U，实用新型公开了一种光伏农业发电单元，所述光伏农业发电单元包括光伏发电装置和农业设施；所述农业设施包括杀虫灯；所述光伏发电装置包括光伏支架、光伏组件、光伏并网设备和光伏控制设备，所述光伏支架设置于农作物上方，所述光伏控制设备控制部分所述光伏组件为所述农业设施供电，其余所述光伏组件连接于所述光伏并网设备以接入市电网络。但没有考虑到可利用太阳能板作为集雨装置收集雨水，且在灌溉设施用电方面没有考虑，水资源利用率低。
申请号为CN201210524289.8，公开(公告)号为CN102943503A，发明公开了一种沙漠集雨蓄水滴灌装置，包括由砖体支架支撑的砖体上表面均匀分布V型集水槽和集雨分管，其侧面设有集雨总管并连接至下储水池，下储水池通过抽水管与上储水池连接，上储水池通过滴灌总管与砖体连接，该装置改进了传统集水滴灌装置的结构，使用大型集水平台收集沙漠地区极其少量的雨水，并通过上下两个储水池储存水分，同时在上下两个储水池之间通过抽水管连接实现两个储水池的水资源共享；上储水池底部设有的滴灌总管阀门可以根据需要自由的控制滴灌水量，滴灌管直接连接至植物根部。该发明的集雨装置是大型集水平台，占地面积大，土地利用率低，且大型基础设施建设经济成本高，不适宜大面积推广。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种生态光伏雨水收集及回用务农系统。
本实用新型是一种生态光伏雨水收集及回用务农系统，该系统由太阳能电池板1、太阳能板角度调节装置2、雨水收集装置3、储水池4、雨水净化系统5、高位水箱6、充电控制器7、蓄电池组8、滴灌管路9、控制系统10、土壤湿度监测仪11、微型气象站12、电磁阀13、水位计14、水泵15、变电站16经连接管路连接组成，其中太阳能电池板1、充电控制器7、蓄电池组8依次连接；雨水收集装置3和储水池4、雨水净化系统5、高位水箱6依次连接；土壤湿度监测仪11、微型气象站12、太阳能板角度调节装置2、电磁阀13、水位计14、水泵15、蓄电池组8分别和控制系统10连接；雨水收集装置3对降落到太阳能电池板上的雨水进行过滤后流入储水池4，储水池4中的雨水由输水管道进入雨水净化系统5，从雨水净化系统5净化后的雨水由水泵15泵入高位水箱6，高位水箱6中的水经过滴灌管路9后用于对太阳能板间隙种植农作物滴灌，太阳能电池板1、变电站16和充电控制器7连接，充电控制器7对太阳能电池板1所发的电进行控制来给蓄电池组8充电，蓄电池组8储存的电能给太阳能电池板角度调节装置2、雨水净化系统5、控制系统10、土壤湿度监测仪11、微型气象站12、电磁阀13、水位计14、水泵15供电。
本实用新型的有益之处为：在单一化太阳能系统的基础上加入雨水的收集、净化、再利用，农作物的种植，滴灌技术，智能控制系统，大量高层建筑已建成或即将建成，如将高层建筑上的屋顶雨水收集起来用于发电，特别是在雨水较多城市推广应用，发电量将非常可观。太阳能发电清洁安全，雨雨水回收可节约资源，既能缓解边远地区供水压力、又可有效解决大量土地浪费的问题，而且滴灌技术和智能控制系统的应用，是一种适应未来农业发展的系统，有助于低碳农业和循环经济建设。上述务农系统在水资源匮乏、能源短缺的未来，必将发挥巨大的作用。本发明应用广泛，南方北方均能适用、农场用电用水均受保障，这太阳能发电，雨水收集均利用自然资源，其共同特点是环保、节能、方便，整个系统是对以往单一的太阳能发电系统的升级。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图，图2为太阳能电池板、太阳能板角度调节装置2、雨水收集装置3的装配结构示意图，图3为雨水收集流动示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型是一种生态光伏雨水收集及回用务农系统，该系统由太阳能电池板1、太阳能板角度调节装置2、雨水收集装置3、储水池4、雨水净化系统5、高位水箱6、充电控制器7、蓄电池组8、滴灌管路9、控制系统10、土壤湿度监测仪11、微型气象站12、电磁阀13、水位计14、水泵15、变电站16经连接管路连接组成，其中太阳能电池板1、充电控制器7、蓄电池组8依次连接；雨水收集装置3和储水池4、雨水净化系统5、高位水箱6依次连接；土壤湿度监测仪11、微型气象站12、太阳能板角度调节装置2、电磁阀13、水位计14、水泵15、蓄电池组8分别和控制系统10连接；雨水收集装置3对降落到太阳能电池板上的雨水进行过滤后流入储水池4，储水池4中的雨水由输水管道进入雨水净化系统5，从雨水净化系统5净化后的雨水由水泵15泵入高位水箱6，高位水箱6中的水经过滴灌管路9后用于对太阳能板间隙种植农作物滴灌，太阳能电池板1、变电站16和充电控制器7连接，充电控制器7对太阳能电池板1所发的电进行控制来给蓄电池组8充电，蓄电池组8储存的电能给太阳能电池板角度调节装置2、雨水净化系统5、控制系统10、土壤湿度监测仪11、微型气象站12、电磁阀13、水位计14、水泵15供电。
如图1、图2所示，储存于蓄电池组8中的电能为务农系统各种负荷提供电源以满足系统正常用电所需，能够在不需要发电时，太阳能电池板1转换的电能和发电机4所发的电，可通过控制系统转化后并入电网。
本实用新型的工作原理如下：晴天时，由太阳能光伏系统将光能转化为电能，并储存于蓄电池组中，多余的可通过控制系统并入电网中，用于其他用电所需。雨天时，利用雨水收集装置集得雨水，后进入储水池，再利用雨水净化装置将其净化，后利用水泵将净化水泵入高位水箱。监测、控制及调节系统（控制系统、太阳能板角度调节装置、土壤湿度监测仪、微型气象站、电磁阀、水位计）全天候作业；当土壤湿度监测仪监测到土壤缺水时，控制系统接受信息，启动电磁阀，净化水通过滴灌管路，对在太阳能板间隙种植的农作物进行滴灌；微型气象站，对晴天时太阳角度、雨天时的风向及雨向进行监测，后将信息传输到控制系统，控制系统驱动太阳能板角度调节装置，完成太阳能电池板的逐日、逐雨向的功能。全程所需用电由蓄电池组提供。
利用本实用新型进行具体操作的过程如下：太阳能电池板1将光能转化为电能，通过充电控制器将太阳能电池板1转化的电能经过变电站变压整流后储存于蓄电池组8中。下雨时，首先，将雨水收集装置3收集的雨水用雨水净化系统5进行净化，其次通过水泵15将净化水泵入高位水箱6，最后，利用滴灌管道9对农作物进行滴灌。控制系统10、土壤湿度监测仪11、微型气象站12、电磁阀13、水位计14、太阳能板角度调节装置2，六者全天工作，当土壤湿度监测仪11监测到土壤缺水时，控制系统10接受信息，启动电磁阀13，净化水通过滴灌管路9，对在太阳能板间隙种植的农作物进行滴灌；微型气象站12，对晴天时太阳角度、雨天时的风向及雨向进行监测，后将信息传输到控制系统10，控制系统10驱动太阳能板角度调节装置2，完成太阳能电池板的逐日、逐雨向的功能。全过程所需用电由蓄电池组8提供。
以兰州地区为例，某务农系统的太阳能电池板的发电功率若为10KW，平均每天按8h发电时间计算，则每天可发电80度，兰州市农业用电电价是每度0.44元，则每天可节省35.2元，一年可节省12848元。此外，每利用太阳能发一度电，可减少二氧化碳排放量0.6公斤，可节约煤32克。显然，用太阳能发电经济、环保、节能。
根据《中国统计年鉴2013》统计数据显示，兰州市2013年的年降水总量为255.3mm，以一个占地1000亩的农场为例，进行计算可得全年可收集的雨水量为153180m3。兰州市农业用电电价是每度0.44元，一年可节省电费12848元。从长远来看，这种光伏集雨务农系统可产生巨大的经济效益和社会效益，为实现社会可持续发展提供了保障。
传统光电场只能进行发电，太阳能电池板之间的空地没有得到利用，雨水也没有进行收集。而光电场大多数集中在缺水的西部地区，如图2、图3所示，本实用新型开设了集雨太阳能电池板，收集雨水并对空地上种植的牧草、枸杞等进行浇灌。在太阳能电池板的侧方和下方设置挡雨壁，在下方的弧形挡雨壁的最低处开孔，使得雨水能够流入到集雨管道进而存储到蓄水池中。通过电动机和电动推杆对太阳能电池板的方向和角度进行控制，最大效率的利用太阳能。

Claims (2)

1.一种生态光伏雨水收集及回用务农系统，其特征在于系统由太阳能电池板（1）、太阳能板角度调节装置（2）、雨水收集装置（3）、储水池（4）、雨水净化系统（5）、高位水箱（6）、充电控制器（7）、蓄电池组（8）、滴灌管路（9）、控制系统（10）、土壤湿度监测仪（11）、微型气象站（12）、电磁阀（13）、水位计（14）、水泵（15）、变电站（16）经连接管路连接组成，其中太阳能电池板（1）、充电控制器（7）、蓄电池组（8）依次连接；雨水收集装置（3）和储水池（4）、雨水净化系统（5）、高位水箱（6）依次连接；土壤湿度监测仪（11）、微型气象站（12）、太阳能板角度调节装置（2）、电磁阀（13）、水位计（14）、水泵（15）、蓄电池组（8）分别和控制系统（10）连接；雨水收集装置（3）对降落到太阳能电池板上的雨水进行过滤后流入储水池（4），储水池（4）中的雨水由输水管道进入雨水净化系统（5），从雨水净化系统（5）净化后的雨水由水泵（15）泵入高位水箱（6），高位水箱（6）中的水经过滴灌管路（9）后用于对太阳能板间隙种植农作物滴灌，太阳能电池板（1）、变电站（16）和充电控制器（7）连接，充电控制器（7）对太阳能电池板（1）所发的电进行控制来给蓄电池组（8）充电，蓄电池组（8）储存的电能给太阳能电池板角度调节装置（2）、雨水净化系统（5）、控制系统（10）、土壤湿度监测仪（11）、微型气象站（12）、电磁阀（13）、水位计（14）、水泵（15）供电。
2.根据权利要求1所述的生态光伏雨水收集及回用务农系统，其特征还在于储存于蓄电池组（8）中的电能为务农系统各种负荷提供电源以满足系统正常用电所需，能够在不需要发电时，太阳能电池板（1）转换的电能和发电机（4）所发的电，可通过控制系统转化后并入电网。
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