CN217657344U - 一种农光互补耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农光互补灌溉技术领域，尤其是涉及一种农光互补耦合系统，包括农业大棚、柔性直流供电机构、喷淋机构和灌溉机构；所述农业大棚的棚顶均匀布设有多个光伏发电装置，所述光伏发电装置与所述柔性直流供电机构电连接，所述柔性直流供电机构与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接；所述喷淋机构用于对所述光伏发电装置中的光伏板进行喷洒降温，所述灌溉机构用于对所述农业大棚中的农作物进行灌溉。本实用新型农光互补耦合系统中的光伏发电装置所发电量通过柔性直流供电机构处理后，可以直流方式为喷淋机构和灌溉机构供电，并且随用随停，实现了柔性配电，减少了光伏发电逆变环节和上网环节的电损失，综合来看相当于提升用电效率5％‑10％。

Description

一种农光互补耦合系统

技术领域

本实用新型涉及农光互补灌溉技术领域，尤其是涉及一种农光互补耦合系统。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的绿色清洁能源，太阳能的开发利用是我国持续发展的重要内容，开发光伏发电是太阳能开发利用的最有效途径。

农光互补是将农业种植和太阳能光伏发电相结合的一种技术，可以实现土地立体增值利用，建设现代高效农业综合经济体。利用太阳能光伏发电无污染零排放的特点，与农业种植相结合，可在不占用土地的条件下，实现光伏发电目的，同时又可促进农作物的生长。因此，农光互补可以创造更好的经济效益和社会效益。

目前，农光互补系统主要包括架高敞开式或荒山互补式农业光伏大棚，而在建成的农光互补系统中，光伏大都并网发电，未直接应用于农业，并且在光伏发电过程中，光伏板温度过高导致光伏板发电效率显著降低的问题，也未得到有效的解决。

针对上述问题，本申请提出了一种新型的农光互补耦合系统，以在提升光伏板发电效率的同时，提升农业生产水平。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种农光互补耦合系统，该系统在提升光伏板发电效率的同时，提升了农业生产水平。

本实用新型提供一种农光互补耦合系统，包括农业大棚、柔性直流供电机构、喷淋机构和灌溉机构；所述农业大棚的棚顶均匀布设有多个光伏发电装置，所述光伏发电装置与所述柔性直流供电机构电连接，所述柔性直流供电机构与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接；所述喷淋机构用于对所述光伏发电装置中的光伏板进行喷洒降温，所述灌溉机构用于对所述农业大棚中的农作物进行灌溉。

作为本技术方案优选地，所述柔性直流供电机构包括直流汇流装置、储能装置和柔性配电装置，所述光伏发电装置与所述直流汇流装置、所述储能装置和所述柔性配电装置依次连接；所述柔性配电装置与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接。

作为本技术方案优选地，所述储能装置包括但不限于锂电池储能装置、液流电池储能装置、飞轮储能装置中的任意一种。

作为本技术方案优选地，所述柔性配电装置包括电压源换流器、直流配电器和控制器，所述储能装置与所述电压源换流器、所述直流配电器依次连接；所述控制器与所述电压源换流器、所述直流配电器分别连接；所述直流配电器与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接。

作为本技术方案优选地，所述喷淋机构包括喷洒水泵和沿所述农业大棚长边方向平行对称设置在所述光伏发电装置两侧的冲洗管道，所述冲洗管道上均匀布设有多个喷嘴；所述直流配电器与所述喷洒水泵电连接，所述喷洒水泵的出水端与所述冲洗管道连通。

作为本技术方案优选地，所述喷淋机构还包括灌溉水箱，所述喷洒水泵的进水端与所述灌溉水箱连通。

作为本技术方案优选地，所述灌溉机构包括灌溉水泵和沿农作物种植方向平行对称设置的多个灌溉管道，所述灌溉管道上均匀布设有多个喷淋头；所述直流配电器与所述灌溉水泵电连接，所述灌溉水泵的进水端与所述灌溉水箱连通，所述灌溉水泵的出水端与所述灌溉管道连通。

作为本技术方案优选地，所述农业大棚靠近所述冲洗管道处设置有一回流槽，所述回流槽两端的正下方均设置有一集水槽，且所有所述集水槽相互连通；所述灌溉水泵的进水端与任意所述集水槽连通。

作为本技术方案优选地，还包括汇流阀，所述汇流阀入口端与所述灌溉水箱、所述集水槽连通，所述汇流阀的出口端与所述灌溉水泵连通。

作为本技术方案优选地，所述灌溉水箱与所述汇流阀连通的管路上、所述集水槽和所述回流阀连通的管路上均设置有调节阀。

本实用新型的农光互补耦合系统，至少具有以下技术效果：

1、本实用新型农光互补耦合系统中的光伏发电装置所发电量通过柔性直流供电机构处理后，可以直流方式为喷淋机构和灌溉机构供电，并且随用随停，可实现柔性配电，减少了光伏发电逆变环节和上网环节的电损失，综合来看相当于提升用电效率5％-10％；

2、本实用新型农光互补耦合系统中的喷淋机构可对高温光伏板进行喷洒水降温，使光伏板保持较高的电转化效率，全年可提升发电效率8-10％；

3、本实用新型农光互补耦合系统中的灌溉机构利用柔性直流供电机构可直接实现农业大棚内灌溉，进而实现高度农光互补；

4、本实用新型喷淋机构和灌溉机构的设置可实现喷洒水和雨水的回收，农业节水率可达10％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型农光互补耦合系统的连接关系图；

图2为本实用新型农光互补耦合系统立体图。

附图标记说明：

1：农业大棚；2：光伏发电装置；3：直流汇流装置；4：储能装置；5：柔性配电装置；6：喷洒水泵；7：冲洗管道；8：喷嘴；9：灌溉水箱；10：灌溉水泵；11：回流槽；12：集水槽；13：汇流阀；14：调节阀；15：农作物。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如1-2所示，本实用新型提供一种农光互补耦合系统，包括农业大棚1、柔性直流供电机构、喷淋机构和灌溉机构；所述农业大棚1的棚顶均匀布设有多个光伏发电装置2，所述光伏发电装置2与所述柔性直流供电机构电连接，所述柔性直流供电机构与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接；所述喷淋机构用于对所述光伏发电装置2中的光伏板进行喷洒降温，所述灌溉机构用于对所述农业大棚1中的农作物15进行灌溉。

本实用新型农光互补耦合系统中的光伏发电装置2所发电量通过柔性直流供电机构处理后，可以直流方式为喷淋机构和灌溉机构供电，减少了光伏发电逆变环节和上网环节的电损失，提升了用电效率5％-10％。当夏季光伏板温度超过40℃时，可利用喷淋装置对光伏板进行洒水降温处理；其他季节可利用灌溉机构对大棚内的农作物15进行灌溉，保证灌溉用能全绿色。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述柔性直流供电机构包括直流汇流装置3、储能装置4和柔性配电装置5，所述光伏发电装置2与所述直流汇流装置3、所述储能装置4和所述柔性配电装置5依次连接；所述柔性配电装置5与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接。而储能装置4具体可以为锂电池储能装置4、液流电池储能装置4以及飞轮储能装置中的任意一种。

光伏发电装置2中所发电量通过直流汇流装置3汇流，在储能装置4中存储，并由柔性配电装置5将储能装置4中存储的电量以直流方式输出，当喷淋机构和灌溉机构运行时，由柔性配电装置5对其供电，并且随用随停，实现柔性配电。

在上述技术方案的基础上，所述柔性配电装置5具体包括电压源换流器、直流配电器和控制器，所述储能装置4与所述电压源换流器、所述直流配电器依次连接；所述控制器与所述电压源换流器、所述直流配电器分别连接；所述直流配电器与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接。

在本实用新型的另一具体的实施例中，所述喷淋机构包括灌溉水箱9、喷洒水泵6和沿所述农业大棚1长边方向平行对称设置在所述光伏发电装置2两侧的冲洗管道7，所述冲洗管道7上均匀布设有多个喷嘴8；所述直流配电器与所述喷洒水泵6电连接，所述喷洒水泵6的出水端与所述冲洗管道7连通，所述喷洒水泵6的进水端与所述灌溉水箱9连通。

冲洗管道7对称设置在光伏发电装置2的两侧，即可从上下两端分别对光伏发电装置2进行喷洒，以实现对光伏发电装置2的快速降温，进而确保光伏发电装置2较高的发电效率。

而具体地，所述灌溉机构包括灌溉水泵10和沿农作物15种植方向平行对称设置的多个灌溉管道，所述灌溉管道上均匀布设有多个喷淋头；所述直流配电器与所述灌溉水泵10电连接，所述灌溉水泵10的进水端与所述灌溉水箱9连通，所述灌溉水泵10的出水端与所述灌溉管道连通。

为确保灌溉的高效性，沿农作物15种植方向平行对称设置的多个灌溉管道，并且每个灌溉管道上均设置有多个喷淋头，每个喷淋头可任意旋转，不仅可以保证有效的灌溉面积，而且避免了局部灌溉积水造成浪费的问题。使用时，灌溉水泵10的出水端与灌溉管道的主管道连通，主管道通过增压泵与多个灌溉管道连接，进而使灌溉水箱9中的水由喷淋头喷射而出。

在上述技术方案的基础上，进一步优选地，所述农业大棚1靠近所述冲洗管道7处设置有一回流槽11，以有效回收喷洒光伏发电装置2回流的水以及雨水，所述回流槽11两端的正下方均设置有一集水槽12，且所有所述集水槽12相互连通；所述灌溉水泵10的进水端与任意所述集水槽12连通，集水槽12中回收的二次水可继续用于灌溉，大大提高了节水率。

此外，本实用新型的农光互补系统中还设置有汇流阀13，所述汇流阀13入口端与所述灌溉水箱9、所述集水槽12连通，所述汇流阀13的出口端与所述灌溉水泵10连通，汇流阀13的设置便于灌溉水箱9和集水槽12中水的汇集、使用。

在上述技术方案的基础上，更为优选地，所述灌溉水箱9与所述汇流阀13连通的管路上、所述集水槽12和所述汇流阀连通的管路上均设置有调节阀14。

本实用新型的农光互补系统的具体使用原理为：

光伏发电装置2所产生的直流电经直流汇流装置3汇集后，在储能装置4中存储。这里的直流汇流装置具体可使用光伏直流汇流箱，其主要作用为对光伏电池阵列的输出进行汇流，以减少光电池阵列接入到储能装置的连线。当喷洒水泵6和灌溉水泵10运行时，由柔性配电装置5中的电压源换流器、直流配电器将储能装置4中存储的电量以直流方式对直流型喷洒水泵6和灌溉水泵10供电。

灌溉水箱9中的水通过水管、喷洒水泵6进入冲洗管道7、喷嘴8对光伏发电装置2的表面进行喷洒降温，喷洒后的水进入集水槽12，当集水槽12中的水积攒到一定量时，打开调节阀14，经过汇流阀13，通过灌溉水泵10对农作物15灌溉；与此同时，灌溉水箱9中水还可直接通过调节阀14、汇流阀13和灌溉水泵10对农作物15灌溉。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种农光互补耦合系统，其特征在于，包括农业大棚(1)、柔性直流供电机构、喷淋机构和灌溉机构；

所述农业大棚(1)的棚顶均匀布设有多个光伏发电装置(2)，所述光伏发电装置(2)与所述柔性直流供电机构电连接，所述柔性直流供电机构与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接；

所述喷淋机构用于对所述光伏发电装置(2)中的光伏板进行喷洒降温，所述灌溉机构用于对所述农业大棚(1)中的农作物(15)进行灌溉。

2.根据权利要求1所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述柔性直流供电机构包括直流汇流装置(3)、储能装置(4)和柔性配电装置(5)，

所述光伏发电装置(2)与所述直流汇流装置(3)、所述储能装置(4)和所述柔性配电装置(5)依次连接；

所述柔性配电装置(5)与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接。

3.根据权利要求2所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述储能装置(4)包括但不限于锂电池储能装置、液流电池储能装置、飞轮储能装置中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述柔性配电装置(5)包括电压源换流器、直流配电器和控制器，

所述储能装置(4)与所述电压源换流器、所述直流配电器依次连接；

所述控制器与所述电压源换流器、所述直流配电器分别连接；

所述直流配电器与所述喷淋机构、所述灌溉机构分别连接。

5.根据权利要求4所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述喷淋机构包括喷洒水泵(6)和沿所述农业大棚(1)长边方向平行对称设置在所述光伏发电装置(2)两侧的冲洗管道(7)，所述冲洗管道(7)上均匀布设有多个喷嘴(8)；

所述直流配电器与所述喷洒水泵(6)电连接，所述喷洒水泵(6)的出水端与所述冲洗管道(7)连通。

6.根据权利要求5所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述喷淋机构还包括灌溉水箱(9)，所述喷洒水泵(6)的进水端与所述灌溉水箱(9)连通。

7.根据权利要求6所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述灌溉机构包括灌溉水泵(10)和沿农作物(15)种植方向平行对称设置的多个灌溉管道，所述灌溉管道上均匀布设有多个喷淋头；

所述直流配电器与所述灌溉水泵(10)电连接，所述灌溉水泵(10)的进水端与所述灌溉水箱(9)连通，所述灌溉水泵(10)的出水端与所述灌溉管道连通。

8.根据权利要求7所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述农业大棚(1)靠近所述冲洗管道(7)处设置有一回流槽(11)，所述回流槽(11)两端的正下方均设置有一集水槽(12)，且所有所述集水槽(12)相互连通；

所述灌溉水泵(10)的进水端与任意所述集水槽(12)连通。

9.根据权利要求8所述的农光互补耦合系统，其特征在于，还包括汇流阀(13)，所述汇流阀(13)入口端与所述灌溉水箱(9)、所述集水槽(12)连通，所述汇流阀(13)的出口端与所述灌溉水泵(10)连通。

10.根据权利要求9所述的农光互补耦合系统，其特征在于，所述灌溉水箱(9)与所述汇流阀(13)连通的管路上、所述集水槽(12)和所述汇流阀(13)连通的管路上均设置有调节阀(14)。

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