利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚及其运行方法技术

本发明专利技术提供的一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚，自大棚穹顶至所在地面之间依次设有柔性光伏板、塑料匀光板、薄膜，所述塑料匀光板用于实现进入大棚内的太阳光照均匀。通过柔性光伏板、匀光板与农业大棚相组合，实现光伏发电与温室种植两不误。所述光伏智能大棚长度方向沿南北方向，柔性光伏板、塑料匀光板阵列沿东西方向左右对称安装。同时大棚内安装了LED补光灯和光照传感器，在清早、黄昏及阴雨天，系统可将光伏发电直接用于LED补光灯。另外系统还可以利用光伏上网线路，将电网电力反向给大棚LED供电，通过光照传感器，系统还可以根据各种农作物生长需求，以及农作物不同的生长阶段的需求智能调节补光时间和强度。长阶段的需求智能调节补光时间和强度。长阶段的需求智能调节补光时间和强度。

【技术实现步骤摘要】
利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚及其运行方法


[0001]本专利技术属于光伏大棚
，具体涉及一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚及其运行方法。

技术介绍

[0002]理论上说，大部分照射在农作物叶面上的可见光、紫外线、红外线都被蒸腾耗热，对于光合作用实际上没有贡献。在阳光充裕的春季、夏季、秋季，从中午11：00
‑
下午2：00，中国中东部地区大棚光照强度都超过农作物饱和光吸收强度，大部分温室植物都被迫进入午休状态。因此，把光照适当减弱，不仅不会影响农作物生长，反而有利于农作物增产增收。但是在冬季、早春以及连续阴雨天，大棚也会存在光照不足的情况，现有农业中采用加装LED补光灯解决光照不足问题，又由于耗电高这一缺点很大程度上限制了LED补光灯的普及。
[0003]光伏农业是将光伏板应用到农业领域中，利用光伏发电解决上述耗电高的问题。光伏农业的主要方案采用的是纯粹的几何分光，即将光伏电池按一定占空比的方式进行排布，从而让光伏板下的部分植物可以在不同时间段接受到部分的阳光，但是这种方案在本质上会引起光照不均，导致农作物的长势不均。也有采用可以透过部分太阳光薄膜太阳能电池，但是由于薄膜太阳能电池片受限于材料物理特性，其太阳能吸收曲线往往不能兼顾农作物光合作用的需求。而且传统的光伏板受制于重量、厚度、便携性以及抗弯折性能差等多项制约，无法实现与普通大棚的结合，
[0004]柔性光伏板是由树脂包封的无定形硅作为主要光电元件层平铺在柔性材料制成的底板上制成的太阳能电池板。特点是可弯曲折叠、重量轻1/5～1/3、便于运输和安装。申请号为CN201710030901.9公开了一种柔性光伏增光大棚，功能模块包括采光板和层叠于所述采光板表面的若干串联的柔性太阳能电池片，柔性光伏增光大棚的柔性太阳能电池片受光角度可调节。但是采用这种柔性光伏板设计，仍然无法做到地面光照均匀，暗亮界限仍然明显，不能保证大棚内的每一处都能有光照。并且柔性光伏板单独安装难度较大，安装成本比较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述问题而提出了一种采用轻质材料，设计合理的一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚及其运行方法。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007]本专利技术提供一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚，包括大棚支架、主围护结构和端围护结构，两组端围护结构位于主围护结构的两端，所述主围护结构为对称结构，自大棚穹顶至所在地面之间依次设有柔性光伏板、塑料匀光板、薄膜，且所述柔性光伏板、塑料匀光板、薄膜的安装方向为东西向，所述柔性光伏板用于减弱进入大棚的光照强度以及利用太阳能发电，所述塑料匀光板用于实现进入大棚内的太阳光照均匀，所述柔性光伏板、塑料匀光板、薄膜均沿大棚支架安装，相邻两组柔性光伏板之间、柔性光伏板和匀光
板之间以及匀光板和薄膜之间均设有防水密封层；
[0008]其中，两组端围护结构的底端固定在土地里，所述端围护结构的侧边和上边均与主围护结构密封连接；
[0009]所述匀光板为为PC材质或者其它透光塑料材料制成，所述匀光板的受光面为光滑曲面状，外加抗紫外线涂层，且匀光板的透光面设有菲尼耳透镜表面精细结构；所述匀光板透光面的菲涅尔透镜精细结构为若干组不同大小的锯齿为一周期呈周期性排列组成，用于将入射光往大棚南、北方向匀光。
[0010]作为本专利技术的进一步优化方案，所述匀光板透光面中锯齿包括第一锯齿和第二锯齿，所述第一锯齿和第二锯齿的斜边角度的具体表达公式为：
[0011][0012][0013][0014][0015][0016]其中，θ0为所述匀光板相对于地面的倾角，θ1为所述匀光板透光面结构单元的第一锯齿斜边角度，θ1'为所述匀光板透光面结构单元的第二锯齿斜边角度，θ2为从所述匀光板透光面出射的太阳光线与地面的第一夹角，θ2'为从所述匀光板透光面出射的太阳光线与地面的第二夹角，为太阳光线与地面的方位角，n0为空气的折射率，n1为所述匀光板的折射率，根据此方程组可以求得所述匀光板透光面中锯齿的斜边角度θ1，H为所述匀光板安装高度，且所述光伏板的长度与所述匀光板的长度相同。
[0017]作为本专利技术的进一步优化方案，所述匀光板菲涅尔透镜精细结构的周期数为N1，N1的具体表达公式为：
[0018][0019]其中，L1为所述匀光板的长度，θ1为所述匀光板透光面结构单元的第一锯齿斜边角度、θ1'为所述匀光板透光面结构单元的第二锯齿斜边角度，h1为所述匀光板透光面结构单元的槽深。
[0020]作为本专利技术的进一步优化方案，所述柔性光伏板的安装面积与匀光板的安装面积比为(1
‑
2)：(1
‑
2)。
[0021]作为本专利技术的进一步优化方案，所述柔性光伏板从上至下依次设有PET膜、EVA膜、太阳能晶片、EVA膜、TPT膜，还包括位于表面的接线盒。
[0022]作为本专利技术的进一步优化方案，所述大棚穹顶两组对称的柔性光伏板之间通过压块连接，所述柔性光伏板的边缘固定在压块的两侧凹槽中，所述压块的底端和大棚支架的顶端拱管之间设有矩形钢管。
[0023]作为本专利技术的进一步优化方案，所述大棚支架下端设有至少一个光照传感器和多排LED补光灯，所述光照传感器和多排LED补光灯由柔性光伏板发电或电网进行供电。
[0024]作为本专利技术的进一步优化方案，所述LED补光灯总功率大小为大棚所安装柔性光伏板极限发电功率1/10
‑
1/3。
[0025]作为本专利技术的进一步优化方案，所述柔性光伏板的输出端通过开关一分别连接至逆变器和智能主控单元的输入端，所述逆变器联入电网，所述LED补光灯的输入端通过整流电路和开关二一路连接电网的输出端，另一路连接智能主控单元的输出端，所述LED补光灯的输入端还通过开关三连接柔性光伏板的输出端，所述开关一、开关二、开关三均由智能主控单元控制，所述光照传感器的输出端连接智能主控单元的输入端。
[0026]本专利技术还提供了一种上述的一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚的运行方法，包括以下步骤：
[0027](1)利用大棚内光照传感器的采集日累计光照辐射量数据，将数据传输至智能主控单元；
[0028](2)当日累计光照辐射量数据高于设定值时，将所述柔性光伏板所发的电全部输入电网中，当日累计光照辐射量数据低于数值设定值时，且柔性光伏板所发的电功率足以驱动LED补光灯时，将所述柔性光伏板所发的电直接用来驱动所述LED补光灯，当所述柔性光伏板所发的电功率不足以驱动LED补光灯时，所述智能主控单元控制电网驱动LED补光灯。
[0029]作为本专利技术的进一步优化方案，所述设定值为200μmol/
㎡
s。
[0030]本专利技术的有益效果在于以下几点：
[0031]本专利技术提供的一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚，通过柔性光伏板、匀光板与农业大棚相组合，实现光伏发电与温室种植两不误，保证该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚，包括大棚支架、主围护结构和端围护结构，两组端围护结构位于主围护结构的两端，其特征在于，所述主围护结构为对称结构，自大棚穹顶至所在地面之间依次设有柔性光伏板、匀光板、薄膜，且所述柔性光伏板、塑料匀光板、薄膜的安装方向为东西向，所述柔性光伏板用于减弱进入大棚的光照强度以及利用太阳能发电，所述塑料匀光板用于实现进入大棚内的太阳光照均匀，所述柔性光伏板、塑料匀光板、薄膜均沿大棚支架安装，相邻两组柔性光伏板之间、柔性光伏板和匀光板之间以及匀光板和薄膜之间均设有防水密封层；其中，所述匀光板为透光材料制成，所述匀光板的受光面为光滑曲面状，且匀光板的透光面设有菲尼耳透镜表面精细结构，所述匀光板透光面的菲涅尔透镜精细结构为若干组不同大小的锯齿为一周期呈周期性排列组成，用于将入射光往大棚东、西方向匀光。2.根据权利要求1所述的一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚，其特征在于，所述匀光板透光面中锯齿包括第一锯齿和第二锯齿，所述第一锯齿和第二锯齿的斜边角度的具体表达公式为：的具体表达公式为：的具体表达公式为：的具体表达公式为：的具体表达公式为：其中，θ0为所述匀光板相对于地面的倾角，θ1为所述匀光板透光面结构单元的第一锯齿斜边角度，θ1'为所述匀光板透光面结构单元的第二锯齿斜边角度，θ2为从所述匀光板透光面出射的太阳光线与地面的第一夹角，θ2'为从所述匀光板透光面出射的太阳光线与地面的第二夹角，为太阳光线与地面的方位角，n0为空气的折射率，n1为所述匀光板的折射率，根据此方程组可以求得所述匀光板透光面中锯齿的斜边角度θ1，H为所述匀光板安装高度，L2为所述柔性光伏板的长度。3.根据权利要求2所述的一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚，其特征在于，所述匀光板菲涅尔透镜精细结构的周期数为N1，N1的具体表达公式为：其中，L1为所述匀光板的长度，θ1为所述匀光板透光面结构单元的第一锯齿斜边角度、
θ1'为所述匀光板透光面结构单元的第二锯齿斜边角度，h1为所述匀光板透光面结构单元的槽深。4.根据权利要求1所述的一种利用柔性光伏板和匀光板组合的智能大棚，其特征在于，所述柔性光伏板的安装面积与匀光板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，汤道林，杨志成，郑世军，
申请(专利权)人：安徽昂科丰光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：