一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，包括光伏電站系統(tǒng)、光伏水泵系統(tǒng)、沙漠給水灌溉系統(tǒng)、防風固沙系統(tǒng)及沙漠綠化系統(tǒng)，其中，光伏電站系統(tǒng)包括數(shù)列平行間隔排列的光伏組件單元及處理單元，各光伏組件單元均連接處理單元，產(chǎn)生電能；所述防風固沙系統(tǒng)包括數(shù)個方草格陣列，所述方草格陣列設于光伏組件單元所在地面，以及光伏電站系統(tǒng)的外圍區(qū)域；所述沙漠綠化系統(tǒng)位于沙漠綠化系統(tǒng)的方草格陣列中，光伏水泵系統(tǒng)包括水泵及儲水裝置，水泵將地下水泵至儲水裝置中；沙漠給水灌溉系統(tǒng)包括主輸水管道、數(shù)條分輸水管道及數(shù)個噴灑裝置。此系統(tǒng)可在滿足新能源光伏系統(tǒng)發(fā)電的功能基礎上，最大化地利用并優(yōu)化荒漠土地進行沙漠治理。
【專利說明】一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，特別涉及一種將光伏發(fā)電系統(tǒng)與沙漠治理系統(tǒng)相互結(jié)合并互為補充的整體式沙漠光伏電站系統(tǒng)，以求創(chuàng)造出一種全壽命周期系統(tǒng)化光伏電站沙漠治理模式。
【背景技術】
[0002]中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，大型光伏電站(占地300畝以上)大規(guī)模建設應用，據(jù)不完全統(tǒng)計，2013年中國新增光伏裝機容量介于13~14GW之間，約占到全球總裝機容量的三分之一。
[0003]目前中國光伏市場主要有以下特點:1)就安裝容量及規(guī)?？剂浚彩聵I(yè)級地面安裝系統(tǒng)占據(jù)主導地位；2)甘肅、新疆以及青海三省總裝機量占中國總規(guī)模的比例為42% -45% ；3)分布式光伏市場份額正持續(xù)增長。
[0004]我國西北地區(qū)由于其得天獨厚的地理及資源條件，近年光伏電站裝機容量迅猛增長。西北地區(qū)主要為太陽能資源一類、二類地區(qū)，年日照時數(shù)不小于2200h，具有利用太陽能的良好資源條件；西北地區(qū)由于特殊的生態(tài)自然環(huán)境，沙漠、戈壁等區(qū)域相對較大，由于光伏電站的占地特殊性，因此西北地區(qū)大規(guī)模的荒漠戈壁土地非常適合建設大型的光伏電站。
[0005]但是針對光伏 電站建立在荒漠戈壁土地上的同時，考慮到與荒漠戈壁等土地治理的互補，已經(jīng)成為提升光伏電站土地利用率的關鍵所在。
[0006]目前常見的西北荒漠戈壁光伏電站的建設，僅僅是解決了荒漠戈壁土地的利用問題，而針對電站占地區(qū)域的土壤沙漠化治理，至今未有相關思路并大規(guī)模推廣應用。并且荒漠戈壁區(qū)域自然環(huán)境惡劣，廣大的西北地區(qū)春秋季節(jié)為沙塵暴多發(fā)季節(jié)，如不將荒漠戈壁綜合防風固沙并綠化治理與光伏電站的建設相互結(jié)合，就會產(chǎn)生較為嚴重的荒漠戈壁水土流失，更大程度上破壞自然環(huán)境，同時對光伏電站自身也會產(chǎn)生安全隱患。
[0007]正是基于以上分析，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的，在于提供一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其可在滿足新能源光伏系統(tǒng)發(fā)電的功能基礎上，最大化地利用并優(yōu)化荒漠土地進行沙漠治理。
[0009]為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0010]一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，包括光伏電站系統(tǒng)、光伏水泵系統(tǒng)、沙漠給水灌溉系統(tǒng)、防風固沙系統(tǒng)及沙漠綠化系統(tǒng)，其中，光伏電站系統(tǒng)包括數(shù)列平行間隔排列的光伏組件單元及處理單元，各光伏組件單元均連接處理單元，產(chǎn)生電能；所述防風固沙系統(tǒng)包括數(shù)個方草格陣列，所述方草格陣列設于光伏組件單元所在地面，以及光伏電站系統(tǒng)的外圍區(qū)域；所述沙漠綠化系統(tǒng)位于防風固沙系統(tǒng)的方草格陣列中；所述光伏水泵系統(tǒng)包括水泵及儲水裝置，水泵以光伏電站系統(tǒng)產(chǎn)生的電能驅(qū)動，將地下水泵至儲水裝置中；所述沙漠給水灌溉系統(tǒng)包括主輸水管道、數(shù)條分輸水管道及數(shù)個噴灑裝置，主輸水管道的一端連接儲水裝置，另一端分別連接各分輸水管道的一端，而所述分輸水管道沿各光伏組件單元平行敷設，其另一端對應安裝噴灑裝置，并分別與光伏電站系統(tǒng)、沙漠綠化系統(tǒng)對應設置，為光伏電站系統(tǒng)提供清洗用水，為沙漠綠化系統(tǒng)提供灌溉用水。
[0011]上述各光伏組件單元包括光伏組件、組件支架和單元基礎，所述單元基礎為兩列平行的支撐架，其一端固定于地面，另一端分別與組件支架的背面固定，使組件支架具有預定傾角；而光伏組件固定于組件支架的正面。
[0012]上述處理單元包括順序連接的匯流箱和逆變器，所述光伏組件的輸出端連接匯流箱的輸入端，從而實現(xiàn)電流的匯集及逆變。
[0013]上述處理單元還包括升壓變壓器，所述升壓變壓器的輸入端連接前述逆變器的輸出端，而升壓變壓器的輸出端接入電網(wǎng)，進而實現(xiàn)集電升壓并入電網(wǎng)及自身供電功能。
[0014]上述沙漠治理系統(tǒng)還包括沙漠溫室系統(tǒng)，所述沙漠溫室系統(tǒng)設置在防風固沙系統(tǒng)圍成的區(qū)域內(nèi)，且位于所述光伏電站系統(tǒng)的后方，沙漠溫室系統(tǒng)的供水及供電均來自本系統(tǒng)自身，由光伏電站系統(tǒng)獲取電源，且所述沙漠溫室系統(tǒng)中還設置有噴灑裝置用于供水。
[0015]上述沙漠治理系統(tǒng)還包括生態(tài)種植系統(tǒng)，所述生態(tài)種植系統(tǒng)利用光伏組件單元前后固有的間距要求，設置在相鄰兩列光伏組件單元之間，且所述生態(tài)種植系統(tǒng)中還設置有噴灑裝置用于供水。
[0016]采用上述方案后，本發(fā)明將光伏電站系統(tǒng)與沙漠治理系統(tǒng)相結(jié)合，互為補充，互為支撐，其根本目的是創(chuàng)造出一種最優(yōu)化利用荒漠土地的開發(fā)模式，在滿足新能源光伏系統(tǒng)發(fā)電的功能上，最大化地利用荒漠土地并進行沙漠治理，實現(xiàn)一種一般傳統(tǒng)光伏電站所不具備的25年全壽命周期系統(tǒng)化沙漠治理模式，能夠很好地解決傳統(tǒng)大型地面光伏電站對項目占地區(qū)域土地沙漠化治理的缺失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；
[0018]圖2是圖1的局部剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0020]本發(fā)明提供一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，包括光伏電站系統(tǒng)1、防風固沙系統(tǒng)2、沙漠綠化系統(tǒng)3、光伏水泵系統(tǒng)4、沙漠給水灌溉系統(tǒng)5、沙漠溫室系統(tǒng)6及生態(tài)種植系統(tǒng)7，下面分別介紹。
[0021] 如圖1并結(jié)合圖2所示，光伏電站系統(tǒng)I包括數(shù)列平行間隔排列的光伏組件單元11，以及將所有光伏組件單元11產(chǎn)生的電能進行處理的處理單元，其中，各光伏組件單元11均包括光伏組件111、組件支架112和單元基礎113，所述單元基礎113為兩列平行設置的支撐架，其一端固定于地面，另一端分別與組件支架112的背面連接，使組件支架112所在平面相對地面形成一定傾角，而光伏組件111則固定設置在組件支架112的正面，這樣可根據(jù)所在位置及季節(jié)計算太陽的照射角度，從而調(diào)整該傾角，使光伏組件111接受的太陽光輻射最大，獲得最佳的發(fā)電效率。光伏組件單元11由于自身的高度與傾角，實現(xiàn)了吸收陽光輻射轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電功能，也實現(xiàn)了對下方地面的陰影遮擋，減少沙漠地表輻射。
[0022]所述處理單元包括順序連接的匯流箱和逆變器，所述光伏組件111的輸出端連接匯流箱的輸入端，光伏組件111輸出的直流電經(jīng)過匯流箱匯流后，通過逆變器輸出交流電，可用于廠區(qū)內(nèi)部各系統(tǒng)用電及生活用電；還可在逆變器的輸出端連接升壓變壓器，將交流電升壓后送入電網(wǎng)，實現(xiàn)經(jīng)濟效益。
[0023]所述防風固沙系統(tǒng)包括數(shù)個方草格陣列，所述方草格陣列設于光伏組件單元所在地面，以及光伏電站系統(tǒng)的外圍區(qū)域，具體可設置在每個光伏組件單元中兩列支撐架之間的地表，以及廠區(qū)外圍區(qū)域，從而充分利用光伏組件單元高出地面并保持最佳傾角的特點。
[0024]所述光伏水泵系統(tǒng)包括水泵及儲水裝置，水泵以光伏電站系統(tǒng)產(chǎn)生的電能驅(qū)動，將地下水泵至儲水裝置中，所述儲水裝置可采用儲水罐或儲水塔。
[0025]所述沙漠給水灌溉系統(tǒng)包括主輸水管道、數(shù)條分輸水管道及數(shù)個噴灑裝置，主輸水管道的一端連接儲水裝置，另一端分別連接各分輸水管道的一端，而所述分輸水管道沿各光伏組件單元平行敷設，其另一端對應安裝噴灑裝置，并分別與光伏電站系統(tǒng)、沙漠綠化系統(tǒng)對應設置，為光伏電站系統(tǒng)提供清洗用水，為沙漠綠化系統(tǒng)提供灌溉用水。
[0026]光伏水泵系統(tǒng)與沙漠給水灌溉系統(tǒng)是實現(xiàn)沙漠治理的主要系統(tǒng)，將二者相結(jié)合，其電力來自于光伏電站系統(tǒng)自發(fā)電量，設備及管道布置依托于光伏電站系統(tǒng)，在實現(xiàn)電站給排水系統(tǒng)功能及電站組件清洗功能的基礎上，進一步實現(xiàn)沙漠綠化種植供水的功能。
[0027]所述沙漠綠化系統(tǒng)與防風固沙系統(tǒng)相配合，利用光伏電站廠區(qū)內(nèi)部由于前后排列的光伏組件單元避免陰影遮擋而形成的標準間距，進行綠化種植。光伏組件單元由于自身的高度與傾角，實現(xiàn)了吸收太陽光輻射轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電功能，也實現(xiàn)了對光伏組件單元下方地面的陰影遮擋，減少沙漠地表輻射功能，從而為綠化種植治理沙漠提供了極具創(chuàng)造性的保障。
[0028]所述沙漠溫室系統(tǒng)設置在防風固沙系統(tǒng)圍成的區(qū)域內(nèi)，且位于所述光伏電站系統(tǒng)的后方，而生態(tài)種植系統(tǒng)設置在相鄰兩列光伏組件單元之間。利用光伏水泵系統(tǒng)與沙漠給水灌溉系統(tǒng)實現(xiàn)沙漠溫室系統(tǒng)的供水，利用光伏電站系統(tǒng)自身的發(fā)電功能實現(xiàn)沙漠溫室系統(tǒng)的供電，從而將沙漠生態(tài)治理與溫室種植相互結(jié)合，在治理的同時實現(xiàn)高科技農(nóng)業(yè)的示范應用，無需遠距離輸水輸電。
[0029]以新疆伊犁地區(qū)為例，設定本發(fā)明所在區(qū)域為沙漠或者戈壁區(qū)域，光伏組件單元包括光伏組件、組件支架及單元基礎，眾多光伏組件單元經(jīng)匯流箱、逆變器、升壓變壓器及集電線路等大型地面光伏電站設備，共同組成傳統(tǒng)的大型地面光伏電站系統(tǒng)。
[0030]在北半球，對應最大日照輻射接收量的平面為朝向正南，根據(jù)計算分析，當光伏組件的最佳傾角為朝向正南方向39度時,全年日平均太陽總福射量最大。陣列傾角確定后，南北向前后陣列間要留出合理的間距12m，以免前后出現(xiàn)陰影遮擋。
[0031]光伏組件高出地面并保持最佳傾角，具有遮擋風及模塊化的組成優(yōu)勢，將這種模塊化與防風固沙的模塊化沙障設計相互結(jié)合，實現(xiàn)兩者合二為一的防風固沙功能。在每個組件支架的單元基礎之間，在廠區(qū)外圍區(qū)域，進行方草格固沙及綠化處理。利用光伏組件南北前后陣列之間12m的間距，進行沙漠生態(tài)種植，種植當?shù)剌^為有經(jīng)濟價值的沙漠作物。
[0032]利用廠區(qū)光伏電站系統(tǒng)所發(fā)電力，利用廠區(qū)自身給排水設備及管道布置，在實現(xiàn)電站給排水系統(tǒng)功能及電站組件清洗功能的基礎上，進一步升級優(yōu)化為沙漠綠化種植供水的功能，在光伏組件前后間距區(qū)域安裝沙漠給水灌溉系統(tǒng)，既能實現(xiàn)對后排組件的清洗，又能對沙漠生態(tài)種植區(qū)域進行給水灌溉。
[0033]由于光伏組件單元自身角度及高度的作用，會在前后間距區(qū)域產(chǎn)生一個周期性的組件陰影遮擋區(qū)域，從而緩解原有沙漠戈壁地區(qū)太陽輻射及地面蒸發(fā)量較大的問題。因此，可以利用陰影遮擋區(qū)域進行沙漠生態(tài)種植。
[0034]在一定數(shù)量的光伏組件單元之后，建造沙漠溫室系統(tǒng)，利用光伏水泵系統(tǒng)與沙漠給水灌溉系統(tǒng)實現(xiàn)溫室的供水，利用光伏電站自身發(fā)電功能實現(xiàn)溫室的供電，從而將沙漠生態(tài)治理與溫室種植相互結(jié)合，在治理的同時實現(xiàn)高科技農(nóng)業(yè)的示范應用，無需遠距離輸水輸電。
[0035]需要說明的是，在實際操作中，本發(fā)明可以模塊化，以防風固沙系統(tǒng)圍成的區(qū)域作為一個單位，在該區(qū)域內(nèi)設置本發(fā)明的組成元素，實現(xiàn)用水用電的自給，從而有利于本發(fā)明的推廣應用，根據(jù)單位占地面積場地整體用水需求設計光伏水泵系統(tǒng)的揚程及儲水容量，利用儲水塔或者儲水罐實現(xiàn)水的儲存。一個單位占地面積的場地對應一個光伏水泵系統(tǒng)，從而實現(xiàn)場地用水的循環(huán)利用。
[0036]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技 術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其特征在于:包括光伏電站系統(tǒng)、光伏水泵系統(tǒng)、沙漠給水灌溉系統(tǒng)、防風固沙系統(tǒng)及沙漠綠化系統(tǒng)，其中，光伏電站系統(tǒng)包括數(shù)列平行間隔排列的光伏組件單元及處理單元，各光伏組件單元均連接處理單元，產(chǎn)生電能；所述防風固沙系統(tǒng)包括數(shù)個方草格陣列，所述方草格陣列設于光伏組件單元所在地面，以及光伏電站系統(tǒng)的外圍區(qū)域；所述沙漠綠化系統(tǒng)位于防風固沙系統(tǒng)的方草格陣列中；所述光伏水泵系統(tǒng)包括水泵及儲水裝置，水泵以光伏電站系統(tǒng)產(chǎn)生的電能驅(qū)動，將地下水泵至儲水裝置中；所述沙漠給水灌溉系統(tǒng)包括主輸水管道、數(shù)條分輸水管道及數(shù)個噴灑裝置，主輸水管道的一端連接儲水裝置，另一端分別連接各分輸水管道的一端，而所述分輸水管道沿各光伏組件單元平行敷設，其另一端對應安裝噴灑裝置，并分別與光伏電站系統(tǒng)、沙漠綠化系統(tǒng)對應設置，為光伏電站系統(tǒng)提供清洗用水，為沙漠綠化系統(tǒng)提供灌溉用水。
2.如權(quán)利要求1所述的一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其特征在于:所述各光伏組件單元包括光伏組件、組件支架和單元基礎，所述單元基礎為兩列平行的支撐架，其一端固定于地面，另一端分別與組件支架的背面固定，使組件支架具有預定傾角；而光伏組件固定于組件支架的正面。
3.如權(quán)利要求2所述的一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其特征在于:所述處理單元包括順序連接的匯流箱和逆變器，所述光伏組件的輸出端連接匯流箱的輸入端。
4.如權(quán)利要求3所述的一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其特征在于:所述處理單元還包括升壓變壓器，所述升壓變壓器的輸入端連接前述逆變器的輸出端，而升壓變壓器的輸出端接入電網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其特征在于:所述沙漠治理系統(tǒng)還包括 沙漠溫室系統(tǒng)，所述沙漠溫室系統(tǒng)設置在防風固沙系統(tǒng)圍成的區(qū)域內(nèi)，且位于所述光伏電站系統(tǒng)的后方；所述沙漠溫室系統(tǒng)由光伏電站系統(tǒng)獲取電源，且所述沙漠溫室系統(tǒng)中還設置有噴灑裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其特征在于:所述沙漠治理系統(tǒng)還包括生態(tài)種植系統(tǒng)，所述生態(tài)種植系統(tǒng)設置在相鄰兩列光伏組件單元之間，且所述生態(tài)種植系統(tǒng)中還設置有噴灑裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的一種與光伏電站相結(jié)合的沙漠治理系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏水泵系統(tǒng)中的儲水裝置采用儲水罐或儲水塔。
【文檔編號】A01G1/00GK104025974SQ201410279609
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】王慶, 陳世明, 王芳, 田順慶 申請人:江蘇印加新能源科技發(fā)展有限公司