一种规模化光伏集雨灌溉系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种规模化光伏集雨灌溉系统，其突破传统集雨灌溉方式，充分利用现有光伏发电组件面板的憎水集雨功能，设计出一套适用于干旱、半干旱地区的规模化光伏集雨灌溉系统。该光伏发电集雨系统适宜修建在弃耕的土地或荒地上，光伏发电系统呈规模化安装，在光伏发电组件发电的同时收集降雨，将收集到的降水统一积蓄到水窖，在果树、蔬菜、大田作物的需水关键期进行灌溉，最终提高了当地的光照资源、降水资源、土地资源等自然资源的综合利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种规模化光伏集雨灌溉系统
本技术涉及一种光伏发电和节水灌溉领域，具体涉及一种规模化光伏集雨灌溉系统。
技术介绍
干旱缺水和能源缺乏是我国北方干旱、半干旱地区农业生产发展的主要限制因子，果树、蔬菜、大田作物等在需水关键期若能得到及时灌溉，产量将大幅提高。目前，在我国北方干旱、半干旱地区，已经广泛利用光伏发电来解决电网供电成本高、污染严重的问题。但目前，光伏发电组件仅仅只用光伏发电这一种功能，同时，北方地区大片荒地浪费严重，水土流失加重，本技术因地制宜，结合光伏发电组件发电，利用光伏发电组件的聚水性能，在发电功能不变的情形下，开发出第二种功能，即利用光伏发电组件收集雨水进行田间灌溉，特别是进行规模化降水收集，在充分利用光照资源的基础上，加大了传统农业对天然降水资源的利用，通过收集有限的降雨来进行可控制灌溉，因此该专利技术在一些荒地较多的地方实施有独特的天然优势。
技术实现思路
针对
技术介绍
中所提及的问题，本技术旨在提供一种规模化光伏集雨灌溉系统，其目的在于将光伏发电组件修建在弃耕的土地或荒地上，利用发电的光伏发电组件作为集雨面收集雨水，将收集到的雨水作为田间的果树、蔬菜、大田作物等的灌溉水源，本技术在达到发电功能的同时，提高了土地资源、降水资源、光照资源的利用率，解决了北方干旱或半干旱地区栽培缺水、能源缺乏和水土流失等问题。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种规模化光伏集雨灌溉系统，其特征在于，所述系统包括光伏发电组件、光伏支架、汇流箱、逆变器、变压器、集雨槽、沉淀池、汇流沟、水窖、输水管、滴灌带和排水沟；所述光伏发电组件安装于所述光伏支架上部；所述各光伏发电组件之间不种植作物，仅设置人行道，同时雨水通过光伏发电组件汇集和沟道系统汇流后统一进入水窖作为灌溉水源，在灌溉季节由滴灌系统统一供应至农作物或果树的根部；所述沉淀池建于集雨槽与汇流沟的连接处，集雨槽与水窖之间通过汇流沟相连，水窖与滴灌带通过输水管相连，所述水窖位于汇流沟的中部，与集雨槽垂直方向还设置排水沟。所述光伏发电系统由光伏发电组件、光伏支架、汇流箱、逆变器、变压器组成；所述光伏发电组件与逆变器通过汇流箱连接，由光伏发电组件所产生的直流电通过逆变器转换为交流电，所产生的交流电通过变压器并入国家电网；下雨时光伏发电组件可汇集雨水，经集雨槽流入汇流沟。所述水窖进水端设置有闸门，所述输水管出口端设置有阀门，所述滴灌带在作物根部周围附近设置有小孔作为滴头；所述排水沟与集雨槽连接处设置有闸门。所述汇流沟沟底高程两端较高，中部较低；优选地，根据当地降水的实际情况可以修建多个水窖连通，加大对灌溉水源的可控性。在进行雨水收集时，所述多个集雨槽收集的雨水最终汇入汇流沟，进而进入地下水窖，由地下水窖作为灌溉水源通过滴灌系统对作物进行灌溉；此外，为了保证灌溉的水质，所述沉淀池的作用在于沉降进窖水流中的泥沙。本技术采用上述技术方案，有如下优点：1、本技术突破传统灌溉方式，利用现有的光伏发电装置，设计出一套适用于干旱、半干旱地区的规模化光伏集雨灌溉系统，该系统修建在弃耕的土地或荒地上，集中收集雨水，将其运送到需要灌溉的栽培区域，在同时达到发电功能的同时，提高了土地资源、降水资源、光照资源的利用率。2、本技术具有高效、节能、清洁、环保等多项优势，充分利用现有资源。高效节水灌溉、有效防止水土流失，提高作物产量优势明显。附图说明图1为本技术的规模化光伏集雨灌溉系统的侧面示意图。图2为图1所示水窖部分放大图。图3为本技术规模化光伏集雨灌溉系统的水窖进出水口图。图4为本技术规模化光伏集雨灌溉系统的平面俯视图。图5为本技术规模化光伏集雨灌溉系统的水窖剖面图。图6为本技术的规模化光伏集雨灌溉系统平面布置图。上述附图中：1-钢筋混凝土基础、2-光伏发电组件、3-雨水、4-集雨槽、5-果树、6-汇流沟、7-闸门、8-阀门、9-输水管、10-滴灌带、11-水窖、12-太阳、13-光伏支架、14-拦污栅、15-水窖井盖、16-排水沟、17-闸门、18-沉淀池、19-滤网、20-输水管、21-汇流箱、22-逆变器、23-变压器、24-电网。具体实施方式下文将结合附图对本技术的较优的实施例进行详细说明。结合附图1，光伏发电区设置钢筋混凝土基础1，并使光伏发电组件2与基础结合牢固，通过调整支架的高度来使得光伏发电组件处于一个合适的倾角，倾角的大小应根据当地的纬度及光照、等条件综合考虑确定，当降雨时，支架上的光伏发电组件是较大的集雨面。一种光伏发电组件的规格长×宽×厚为：1650mm×990mm×40mm，关于光伏发电组件安装倾角，考虑全年发电量最大模式，一般取安装倾角为当地纬度；如果需要比较精准的安装倾角，可用相关的光伏软件进行优化设计。所述集雨槽4的两端的渠底高程较汇流沟沟底高程处要高，便于雨水的蓄积并通过汇流沟6进入水窖11。所述集雨槽4的一端与汇流沟6相连，而另一端与排水沟16连接，并且在排水沟与集雨槽连接处设置闸门17。所述汇流沟6的一端与集雨槽相连，另一端与水窖11相连。所述水窖11与汇流沟6连接处设置闸门7。所述水窖11与输水管9连接处设置阀门8。所述滴灌带10在果树或农作物根部周围，与输水管9相连接，并且在果树5附近设置有小孔。同时，排水沟的设置作用在于，当遇到特大暴雨时，将多余的水量排除田间，防止果树或农作物遭受涝害。当降雨时，关闭闸门17和阀门8，打开闸门7，使得雨水进入到集雨槽中，进而汇入汇流沟，通过汇流沟流入地下水窖，水窖的大小尺寸应根据当地的水文气象条件以及根据灌溉需水量等来综合考虑确定，当水窖11中的水位达到一定的高度后，可关闭闸门7，若此时的降雨量还比较大，则应打开闸门17将多余的水量排入排水沟16中，保护作物5免受涝害。另外，倘若当地需要最大限度的集水，而一个水窖的容量不够时，可以修建多个水窖连通，可同时进行蓄水，增加灌溉的可控性。当需要灌溉时，则可打开阀门8利用输水管9进行输水，并利用滴灌带10在作物5的根系周围进行滴灌。实例效果效益分析在陕西洛川县建设1个规模化光伏发电集雨灌溉系统，光伏发电站装机容量为20MW,占地面积420亩，其中，矮化苹果园占地100亩，光伏发电系统占地320亩。年发电量为3004万kW·h。前期工程投资16670.03万元，年运行成本157.6万元，年收益3134.5万元，投资回收期为6年。年可节约灌溉水52549m3，减少排放二氧化碳28117吨、91吨硫化物和80吨氮氧化物。系统基本情况安装标准太阳能电池阵列的输出功率为20MW，正南方向，依据年间发电量为最大，倾斜角为35°，日照数据使用延安市各月峰值日照数平均值，取值4.9小时，太阳能电池组件，最大公称输出功率190W，最大公称输出电压35V，尺寸1600mm×800mm，价格：1290元，支架间隔：保证按规范前后阵列之间阴影损失最小，且对矮化苹果生长的影响最小，选择逆变器的直流额定输入电压为DC300V,由于每个光伏发电组件的最大公称输出电压为35V，一组件串中的串联数为9个，组件串的输出功率为1710W，输出电压为315W,为了使总输出功率达到20MW，需要并联11696个组件串，即光伏电池组件共有1052本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种规模化光伏集雨灌溉系统，其特征在于，所述系统包括光伏发电组件、光伏支架、汇流箱、逆变器、变压器、集雨槽、沉淀池、汇流沟、水窖、输水管、滴灌带和排水沟；所述光伏发电组件安装于所述光伏支架上部；所述各光伏发电组件之间不种植作物，仅设置人行道，同时雨水通过光伏发电组件汇集和沟道系统汇流后统一进入水窖作为灌溉水源，在灌溉季节由滴灌系统统一供应至农作物或果树的根部；所述沉淀池建于集雨槽与汇流沟的连接处，集雨槽与水窖之间通过汇流沟相连，水窖与滴灌带通过输水管相连，所述水窖位于汇流沟的中部，与集雨槽垂直方向还设置排水沟；所述光伏发电系统由光伏发电组件、光伏支架、汇流箱、逆变器、变压器组成；所述光伏发电组件与逆变器通过汇流箱连接，由光伏发电组件所产生的直流电通过逆变器转换为交流电，所产生的交流电通过变压器并入国家电网；下雨时光伏发电组件可汇集雨水，经集雨槽流入汇流沟。

【技术特征摘要】
1.一种规模化光伏集雨灌溉系统，其特征在于，所述系统包括光伏发电组件、光伏支架、汇流箱、逆变器、变压器、集雨槽、沉淀池、汇流沟、水窖、输水管、滴灌带和排水沟；所述光伏发电组件安装于所述光伏支架上部；所述各光伏发电组件之间不种植作物，仅设置人行道，同时雨水通过光伏发电组件汇集和沟道系统汇流后统一进入水窖作为灌溉水源，在灌溉季节由滴灌系统统一供应至农作物或果树的根部；所述沉淀池建于集雨槽与汇流沟的连接处，集雨槽与水窖之间通过汇流沟相连，水窖与滴灌带通过输水管相连，所述水窖位于汇流沟的中部，与集雨槽垂直方向还设置排水沟；所述光伏发电系统由光伏...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚道枝，王丽娟，梅旭荣，唐大华，郝卫平，李昊儒，高丽丽，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11