[發(fā)明專利]一種勻光型光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112821852A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳方才;劉文;張昕昱;鄭佳楠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H02S20/10
• 分類號: H02S20/10;A01G22/00;A01G7/06;A01G25/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

本發(fā)明公開了一種勻光型光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不影響農(nóng)地上植被的生長情況下的同時進行光伏發(fā)電，解決植物與光伏板爭光的難題。該勻光型光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)包括支架，第一太陽能光伏板、第二太陽能光伏板和壓槽分光玻璃板，所述第一太陽能光伏板、第二太陽能光伏板和壓槽分光玻璃板自上而下依次并列安裝在支架上，所述第二太陽能光伏板與所述壓槽分光玻璃板以及第一太陽能光伏板之間存在間隙。所述壓槽分光玻璃板上表面為一平面，下表面開有壓槽陣列，所述壓槽陣列經(jīng)特定自由曲面分割平移得到，當(dāng)太陽光先后通過所述壓槽分光玻璃板的上下表面后，光線均勻照射到所述第一太陽能光伏板、第二太陽能光伏板和壓槽分光玻璃板下沿光線照射方向的投影區(qū)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)的交叉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種勻光型光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國的人均耕農(nóng)地積只有1.38畝，不到世界平均水平的40％。如何高效的利用寶貴的耕地資源來給人們帶來更多的收益，對于拉動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展有著重要的意義。近年來，隨著太陽能光伏板發(fā)電效率的增加，兼容“種地+發(fā)電”的光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)為我們高效利用耕地資源提供了全新技術(shù)路線。

在一年四季中，地球任意一點的太陽高度角不斷變化，夏季太陽高度角高，冬季太陽高度角低。目前，光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)主要存在著的問題是：1、太陽能光伏板遮擋陽光，導(dǎo)致其底部投影區(qū)域的農(nóng)作物因光強未達到光合作用補償點不足而，無法正常生長，這種設(shè)計在夏季將使農(nóng)田產(chǎn)生陰陽交錯的區(qū)域，導(dǎo)致農(nóng)作物長勢不均；2、為防止低太陽高度角下光伏板產(chǎn)生的投影對后排遮擋，需要將太陽能光伏板陣列的行間距設(shè)置較大，從而限制了每畝土地上的發(fā)電總量。

過去國內(nèi)外的光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)有通過在太陽能光伏板中間添加分光板來改善農(nóng)作物照明情況。然而，這種方法無法解決上述太陽能光伏板陣列行間距較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種勻光型光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，通過“壓槽分光玻璃板-第一太陽能光伏板-第二太陽能光伏板”形成該結(jié)構(gòu)單元。此裝置主要解決以下兩大問題：一方面光伏板下的農(nóng)作物被光伏板的陰影遮蓋，無法良好生長；另一方面當(dāng)季節(jié)處于冬季時，太陽能光伏板組件受到光照后，其陰影區(qū)域會覆蓋在后面的太陽能光伏板組件上，影響了太陽能光伏板的發(fā)電量。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種勻光型光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，包括支架，太陽能光伏板組件，所述太陽能光伏板組件由第一太陽能光伏板、第二太陽能光伏板和壓槽分光玻璃板組成，所述第一太陽能光伏板、第二太陽能光伏板和壓槽分光玻璃板自上而下依次并列安裝在支架上。

進一步地，所述第一太陽能光伏板、第二太陽能光伏板和壓槽分光玻璃板的面積比為1：1：X，X＝0.5～1.5，首選X＝1。

進一步地，所述第二太陽能光伏板與所述第一太陽能光伏板以及所述壓槽分光玻璃板之間分別形成具有一定寬度的間隙，且兩個間隙的寬度相等。

進一步地，所述壓槽分光玻璃板由高透過率的玻璃材質(zhì)制成，壓槽分光玻璃板上表面為一平面，下表面開有壓槽陣列。

進一步地，所述壓槽的截面由一個平面和一個分段式自由曲面組成。

進一步地，所述壓槽的平面寬度為a，且垂直于所述壓槽分光玻璃板上表面，相鄰兩個所述壓槽的間隔為0。

進一步地，所述壓槽陣列由一個特定自由曲面分割平移形成，所述特定自由曲面為滿足均勻分光要求的壓槽分光玻璃板下表面的一個初始面型。

進一步地，所述壓槽陣列的數(shù)學(xué)模型為：