一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比解決了無法將大棚種植與太陽能回收高效綜合利用的缺陷。本發(fā)明翻轉(zhuǎn)桿A和翻轉(zhuǎn)桿B的另一端分別活動安裝在聯(lián)動桿的兩端，一維伺服系統(tǒng)安裝在聯(lián)動桿和底座之間，支撐框A上安裝有槽型聚光膜A，支撐框B上安裝有槽型聚光膜B，支撐框A上設(shè)有支架A，支架A上安裝有光伏芯片A且槽型聚光膜A的反射焦點(diǎn)在光伏芯片A上，支撐框B上設(shè)有支架B，支架B上安裝有光伏芯片B且槽型聚光膜B的反射焦點(diǎn)在光伏芯片B上，所述的槽型聚光膜A和槽型聚光膜B均為彩色濾光膜。本發(fā)明兼顧光伏發(fā)電與濾波雙重功能，通過一維伺服系統(tǒng)保證槽型聚光膜每天可以按太陽軌跡進(jìn)行東西方向自動跟蹤。
【專利說明】一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及光伏【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說是一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]目前我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培總面積已經(jīng)達(dá)到了世界第一，溫室大棚的出現(xiàn)使得人們幾乎可以在一年四季中都能夠吃到新鮮的蔬菜和瓜果，極大地方便了人們的飲食生活。近年來在各地農(nóng)機(jī)等部門積極的積極推廣下，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)取得了快速發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。另一方面，光伏產(chǎn)業(yè)具有可再生、充足、安全、清潔等特點(diǎn)，各國相繼投入大量資金，出臺了各種政策進(jìn)行支持，目前光伏太陽能產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展的快車道，表現(xiàn)在產(chǎn)量的不斷提升，單位價(jià)格的不斷下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全球太陽能電池的產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到37.2GW，其中中國的產(chǎn)量已經(jīng)超過世界總產(chǎn)量的一半。在這一背景下，各種太陽能輔助溫室大棚應(yīng)運(yùn)而生，特別是隨著LED照明的發(fā)展。隨著LED光電轉(zhuǎn)換效率的提升和價(jià)格的下降，LED和光伏發(fā)電進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，太陽能電池輸出直流電，而LED需要直流驅(qū)動，光伏輸出的直流電無需經(jīng)過逆變，直接供給LED，不會產(chǎn)生逆變過程中的能量損失。
[0005]但是目前的太陽能輔助照明溫室大棚存在著太陽能量的綜合利用效率低等問題，主要表現(xiàn)在1、太陽能電池的取向是固定的，不同時(shí)間區(qū)段的受光面積變化非常大，固定的太陽能取向不能滿足各個(gè)區(qū)段的受光方向，帶來綜合接受能量低的問題；2、太陽能的光譜利用不科學(xué)，大棚上的光伏板專用采光，所有波段都用來發(fā)電，光伏板下的大棚內(nèi)則無法照到光照，導(dǎo)致在大棚上所能安裝的光伏板的數(shù)量得到限制。如何開發(fā)出一種既可以兼顧大棚內(nèi)植物生長、又可以達(dá)到太陽能回收利用的綜合系統(tǒng)已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無法將大棚種植與太陽能回收高效綜合利用的缺陷，提供一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)來解決上述問題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，包括底座、支撐框A和支撐框B，支撐框A和支撐框B分別活動安裝在底座上，還包括翻轉(zhuǎn)桿A、翻轉(zhuǎn)桿B和聯(lián)動桿，翻轉(zhuǎn)桿A固定安裝在支撐框A上，翻轉(zhuǎn)桿B固定安裝在支撐框B上，翻轉(zhuǎn)桿A和翻轉(zhuǎn)桿B的另一端分別活動安裝在聯(lián)動桿的兩端，一維伺服系統(tǒng)安裝在聯(lián)動桿和底座之間，支撐框A上安裝有槽型聚光膜A，支撐框B上安裝有槽型聚光膜B，支撐框A上設(shè)有支架A，支架A上安裝有光伏芯片A且槽型聚光膜A的反射焦點(diǎn)在光伏芯片A上，支撐框B上設(shè)有支架B，支架B上安裝有光伏芯片B且槽型聚光膜B的反射焦點(diǎn)在光伏芯片B上，所述的槽型聚光膜A和槽型聚光膜B均為彩色濾光膜。
[0009]所述的一維伺服系統(tǒng)包括安裝在底座上的支座，支座上安裝有液壓伺服系統(tǒng)組件，液壓伺服系統(tǒng)組件包括液壓電機(jī)和安裝在液壓電機(jī)上的液壓套筒，液壓套筒內(nèi)安裝有液壓桿，液壓桿與聯(lián)動桿固定安裝。
[0010]所述的一維伺服系統(tǒng)包括安裝在底座上的轉(zhuǎn)動電機(jī)，轉(zhuǎn)動電機(jī)上安裝有與其配合使用的轉(zhuǎn)動輪，轉(zhuǎn)動桿的一端安裝在轉(zhuǎn)動輪上且與轉(zhuǎn)動輪構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合，轉(zhuǎn)動桿的另一端安裝在聯(lián)動桿上且與聯(lián)動桿構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合。
[0011]所述的光伏芯片A和光伏芯片B均為單晶硅背柵電極光伏芯片或?qū)捵V太陽能電池。
[0012]所述的槽型聚光膜A和槽型聚光膜B均為紅藍(lán)光濾光膜。
[0013]有益效果
本發(fā)明的一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比可以兼顧光伏發(fā)電與濾波雙重功能，將光伏發(fā)電與光學(xué)濾波功能結(jié)合，具有太陽能發(fā)電效率高、透過光譜可調(diào)的優(yōu)勢。通過采用一維伺服系統(tǒng)，可以保證槽型聚光膜每天可以按太陽軌跡進(jìn)行東西方向自動跟蹤。由于采用槽型聚光技術(shù)，所需要的太陽能光伏芯片面積大大縮小，有效提升太陽能發(fā)電量。具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、達(dá)到綜合利用太陽光能，節(jié)約土地資源，提高產(chǎn)量、效率的目的。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本發(fā)明第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本發(fā)明第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本發(fā)明使用安裝結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本發(fā)明大面積使用示意圖 圖6為本發(fā)明槽型聚光膜與光伏芯片的技術(shù)原理圖
其中，1-底座、2-翻轉(zhuǎn)桿A、3-翻轉(zhuǎn)桿B、4-支撐框A、5-支撐框B、6_支架A、7_支架B、8-槽型聚光膜A、9-槽型聚光膜B、10-光伏芯片A、11-光伏芯片B、12-聯(lián)動桿、13- —維伺服系統(tǒng)、14-支座、15-液壓電機(jī)、16-液壓套筒、17-液壓桿、18-轉(zhuǎn)動電機(jī)、19-種植大棚、20-轉(zhuǎn)動輪、21-轉(zhuǎn)動桿。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下:
如圖1所示，本發(fā)明所述的一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，包括底座1、支撐框A4和支撐框B5，支撐框A4和支撐框B5用于安裝槽型聚光膜A8和槽型聚光膜B9。支撐框A4和支撐框B5分別活動安裝在底座I上，在底座I上可以進(jìn)行翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。還包括翻轉(zhuǎn)桿A2、翻轉(zhuǎn)桿B3和聯(lián)動桿12，翻轉(zhuǎn)桿A2用于控制支撐框A4的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，翻轉(zhuǎn)桿B3用于控制支撐框B5的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。翻轉(zhuǎn)桿A2 —端固定安裝在支撐框A4上,翻轉(zhuǎn)桿B3 —端固定安裝在支撐框B5上，翻轉(zhuǎn)桿A2和翻轉(zhuǎn)桿B3的另一端分別活動安裝在聯(lián)動桿12的兩端，這樣通過聯(lián)動桿12的運(yùn)動，就可以同時(shí)帶動翻轉(zhuǎn)桿A2和翻轉(zhuǎn)桿B3同步翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。一維伺服系統(tǒng)13安裝在聯(lián)動桿12和底座I之間，通過一維伺服系統(tǒng)13的控制運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)支撐框A4和支撐框B5的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，槽型聚光膜每天可以按太陽軌跡進(jìn)行東西方向自動跟蹤，從而可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)太陽的位置調(diào)整槽型薄膜的對準(zhǔn)方向，使得太陽始終位于槽型聚光膜的對稱面上。支撐框A4上安裝有槽型聚光膜AS，支撐框B5上安裝有槽型聚光膜B9，如圖6所示，通過槽型聚光膜將太陽光聚焦于一條直線上，該槽型反射鏡表面為拋物線型柱面薄膜，可以垂直于太陽軌道，方向大約為南北向，槽型聚光膜在支撐框上的安裝采用現(xiàn)有技術(shù)中的多種方式均可。支撐框A4上設(shè)有支架A6，支架A6上安裝有光伏芯片AlO且槽型聚光膜A8的反射焦點(diǎn)在光伏芯片AlO上，即光伏芯片AlO安裝在支架A6朝向槽型聚光膜A8的那一面。同樣，支撐框B5上設(shè)有支架B7，支架B7安裝有光伏芯片Bll且槽型聚光膜B9的反射焦點(diǎn)在光伏芯片Bll上，即光伏芯片Bll安裝在支架B7朝向槽型聚光膜B9的那一面。槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9均為彩色濾光膜，通過彩色濾光膜可以根據(jù)需要過濾所需要的光譜波段，即可以將適合植物生長的光譜波段透過，用于植物的光合作用；將對植物生長沒有作用的光譜波段反射，反射至光伏芯片上，從而通過光伏芯片發(fā)電。通過采用光學(xué)濾波技術(shù)，將太陽光分成兩部分，太陽能光譜中符合植物生長需求的光譜進(jìn)行透過，其余部分被光學(xué)彩色濾波膜反射并聚焦于一條直線上，光伏芯片放置于焦線上，有效地將聚焦的太陽光轉(zhuǎn)換為電能，太陽光轉(zhuǎn)換為電能后的存儲可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的多種方式，如直接存儲于蓄電池中，用于大棚的需要；也可以接入電網(wǎng)，進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。利用太陽能電池生成的電能還通過補(bǔ)光系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)光或者通過溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行控溫，溫度控制系統(tǒng)所需電能可以優(yōu)先利用太陽能電池產(chǎn)生的電流，無光照時(shí)才使用蓄電池電能工作。
[0017]一維伺服系統(tǒng)13用于追蹤太陽位置并調(diào)整聚光膜的取向，使其始終對準(zhǔn)太陽的位置，可以使用多種方式進(jìn)行一維伺服系統(tǒng)13的運(yùn)行。如對一維伺服系統(tǒng)13進(jìn)行定時(shí)控制運(yùn)動，通過一維伺服系統(tǒng)13的控制，使得槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9可以在相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的位置調(diào)整，從而始終保持面對太陽。再如可以利用采光系統(tǒng)，實(shí)時(shí)判斷當(dāng)前光照方向，從而啟動一維伺服系統(tǒng)13進(jìn)行運(yùn)動調(diào)整。
[0018]如圖2所示，作為一維伺服系統(tǒng)13的第一種實(shí)施方式，一維伺服系統(tǒng)13包括安裝在底座I上的支座14，支座14上安裝有液壓伺服系統(tǒng)組件，支座14用于支撐液壓伺服系統(tǒng)組件。液壓伺服系統(tǒng)組件通過液壓控制的方式推動聯(lián)動桿12，包括液壓電機(jī)15和安裝在液壓電機(jī)15上的液壓套筒16，液壓套筒16內(nèi)安裝有液壓桿17，液壓電機(jī)15控制液壓桿17在液壓套筒16內(nèi)的運(yùn)動。液壓桿17與聯(lián)動桿12固定安裝，當(dāng)液壓桿17在液壓電機(jī)15的作用下進(jìn)行運(yùn)動時(shí)，液壓桿17則在底座的支撐下，推動聯(lián)動桿12左右運(yùn)動，聯(lián)動桿12則帶動槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9進(jìn)行翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而配合太陽光的照射。
[0019]如圖3所示，作為一維伺服系統(tǒng)13的第二種實(shí)施方式，一維伺服系統(tǒng)13包括安裝在底座I上的轉(zhuǎn)動電機(jī)18，轉(zhuǎn)動電機(jī)18上安裝有與其配合使用的轉(zhuǎn)動輪20，轉(zhuǎn)動電機(jī)18帶動轉(zhuǎn)動輪20轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動桿21的一端安裝在轉(zhuǎn)動輪20上且與轉(zhuǎn)動輪20構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合，轉(zhuǎn)動桿21在轉(zhuǎn)動輪20上可以轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動桿21的另一端安裝在聯(lián)動桿12上且與聯(lián)動桿12構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合，轉(zhuǎn)動桿21的另一端在聯(lián)動桿12上也可以轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動電機(jī)18帶動轉(zhuǎn)動輪20轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動桿21隨著轉(zhuǎn)動輪20作左右運(yùn)動，由于轉(zhuǎn)動輪20兩端均為轉(zhuǎn)動連接，則在轉(zhuǎn)動桿21的帶動下，聯(lián)動桿12進(jìn)行左右運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0020]為了更好的提高太陽能光的轉(zhuǎn)化率，更好的兼顧光伏發(fā)電與濾波功能，光伏芯片AlO和光伏芯片Bll可以均為單晶硅背柵電極光伏芯片或?qū)捵V太陽能電池。寬譜太陽能電池則可以為銻化鎘或銅銦鎵硒。
[0021]槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9的透過譜可以根據(jù)不同植物的生長需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，比如對于西紅柿可以讓黃綠光完全反射，紅藍(lán)按9:1的強(qiáng)度透過；也可以根據(jù)特色需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如口感，微量含量，維生素等，因此可以將槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9均設(shè)計(jì)為紅藍(lán)光濾光膜。對于現(xiàn)有的光譜分離型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，由于采用光譜分離技術(shù)，需要大面積印刷輸出電流的電極圖形，無法做到兼顧光伏發(fā)電與濾波功能。無論采用哪種薄膜光伏技術(shù)，讓藍(lán)光和紅光透過都無法將光譜分離透徹，且光伏(P/N結(jié))結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本過高。而采用紅藍(lán)光濾光膜去除藍(lán)光和紅光后，根據(jù)光譜積分計(jì)算，得出所損失的發(fā)電效率均未出現(xiàn)大范圍的下降。
[0022]在實(shí)際使用時(shí)，如圖4和圖5所示，在種植大棚19上可以安裝多個(gè)本系統(tǒng)。太陽光照進(jìn)槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9，由于槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9為彩色濾光膜，將紅藍(lán)光或其他光透過給植物進(jìn)行光合作用，將其他光反射到光伏芯片AlO和光伏芯片BI I上，進(jìn)行光能吸收。一維伺服系統(tǒng)13配合太陽光的運(yùn)動，對聯(lián)動桿12進(jìn)行運(yùn)動控制，從而控制槽型聚光膜AS和槽型聚光膜B9可以吸引更多的太陽能光。
[0023]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，包括底座(I)、支撐框A (4)和支撐框B(5)，支撐框A (4)和支撐框B (5)分別活動安裝在底座(I)上，其特征在于:還包括翻轉(zhuǎn)桿A(2)、翻轉(zhuǎn)桿B (3)和聯(lián)動桿(12)，翻轉(zhuǎn)桿A (2)固定安裝在支撐框A (4)上，翻轉(zhuǎn)桿B (3)固定安裝在支撐框B (5)上，翻轉(zhuǎn)桿A (2)和翻轉(zhuǎn)桿B (3)的另一端分別活動安裝在聯(lián)動桿(12)的兩端，一維伺服系統(tǒng)(13)安裝在聯(lián)動桿(12)和底座(I)之間，支撐框A (4)上安裝有槽型聚光膜A (8)，支撐框B (5)上安裝有槽型聚光膜B (9)，支撐框A (4)上設(shè)有支架A (6)，支架A (6)上安裝有光伏芯片A (10)且槽型聚光膜A (8)的反射焦點(diǎn)在光伏芯片A (10)上，支撐框B (5)上設(shè)有支架B (7)，支架B (7)上安裝有光伏芯片B (11)且槽型聚光膜B (9)的反射焦點(diǎn)在光伏芯片B (11)上，所述的槽型聚光膜A (8)和槽型聚光膜B (9)均為彩色濾光膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的一維伺服系統(tǒng)(13)包括安裝在底座(I)上的支座(14)，支座(14)上安裝有液壓伺服系統(tǒng)組件，液壓伺服系統(tǒng)組件包括液壓電機(jī)(15)和安裝在液壓電機(jī)(15)上的液壓套筒(16)，液壓套筒(16)內(nèi)安裝有液壓桿(17)，液壓桿(17)與聯(lián)動桿(12)固定安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的一維伺服系統(tǒng)(13)包括安裝在底座(I)上的轉(zhuǎn)動電機(jī)(18)，轉(zhuǎn)動電機(jī)(18)上安裝有與其配合使用的轉(zhuǎn)動輪(20)，轉(zhuǎn)動桿(21)的一端安裝在轉(zhuǎn)動輪(20)上且與轉(zhuǎn)動輪(20)構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合，轉(zhuǎn)動桿(21)的另一端安裝在聯(lián)動桿(12)上且與聯(lián)動桿(12)構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的光伏芯片A (10)和光伏芯片B (11)均為單晶硅背柵電極光伏芯片或?qū)捵V太陽能電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于種植大棚的太陽能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的槽型聚光膜A (8)和槽型聚光膜B (9)均為紅藍(lán)光濾光膜。
【文檔編號】H02S20/32GK103997285SQ201410236779
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉 文, 姚培軍, 許立新 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院