太阳能光伏直流直接用于ＬＥＤ植物生长灯照明的系统技术方案

一种太阳能光伏直流直接用于ＬＥＤ植物生长灯照明的系统，其特征是包括：太阳能电池模组，太阳能电池模组设置在太阳能光伏温室上；ＬＥＤ植物生长灯：用于为太阳能光伏温室内的植物补光，进行充分的光合作用；光合作用模拟系统：使ＬＥＤ植物生长灯的光照强度与外界太阳光照强度，以及光照时间变化一致。本实用新型专利技术具有减少能量损耗、减少成本、适合植物生长、具有自调节保护能力以及针对性强等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能光伏系统与农业应用系统，尤其是一种太阳能光伏直 流直接用于LED植物生长灯照明的系统。
技术介绍
太阳能光伏电池，简称光伏电池，用于把太阳的光能直接转化为电能。按照应用需 求，太阳能光伏电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏 电池，叫光伏电池组件。根据光伏电站大小和规模，由光伏电池组件可组成各种大小不同的 阵列。光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控 制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。光线光谱与植物光合作用的关系为 植物生长灯波长为280 315nm时，对形态与生理过程的影响极小；植物生长灯波长为 315 400rmm时，叶绿素吸收少，影响光周期效应，阻止茎伸长；植物生长灯波长为400 520nm(蓝)时，叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大；植物生长灯波长 为520 610nm时，色素的吸收率不高；植物生长灯波长为610 720nm(红)时，叶绿素吸 收率低，对光合作用与光周期效应有显著影响；植物生长灯波长为720 lOOOnm时，吸收率 低，刺激细胞延长，影响开花与种子发芽；植物生长灯波长大于lOOOnm时，转换成为热量。植物生长灯波长类型丰富、正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围吻合；频 谱波宽度半宽窄，可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱，；可以集中特定波长的光均 衡地照射作物；不仅可以调节作物开花与结实，而且还能控制株高和植物的营养成分；系 统发热少，占用空间小，可用于多层栽培立体组合系统，实现了低热负荷和生产空间小型 化。目前，在太阳能光伏温室中建立多层的立体栽培体系还未出现，使用市电供应植 物工厂仅仅在少数几家使用，但多受困于能源成本问题难以发展。在太阳能光伏温室中，顶 层的植物可直接吸收透过太阳能光伏电池薄膜组件的太阳光进行光合作用，对于中层或底 层的作物无法直接获得充足的阳光照射，就需要植物生长灯进行补光，来促进植物生长。通 常，太阳能光伏组件产生的直流电被统一地通过存入蓄电池，再通过逆变设备转化为交流 电，从而为电器和设备进行供电。然而，通常太阳能光伏电池模组将直流电逆变为交流电的过程中能量要损失18% 20% ；宝贵的电能在输送过程中的能量损失惊人；其次，逆变器、控制器的成本占太阳能光 伏系统的20%左右。另外，由于通过交流电供电，目前LED植物生常灯的光强度基本上为恒 定值，无法和太阳光照强度完全同步，且光照强度和光照时间远远大于植物正常生长所需， 这样人为地改变了植物生长的节奏，并不利于植物的生长。对作物品质造成一定影响。
技术实现思路
技术的目的在于提供太阳能光伏直流直接用于LED植物生长灯照明的系统，本技术利用光伏电池组件和LED植物生长灯来真实模拟太阳光照，可实现太阳能光伏 温室光合作用综合生态系统，以克服上述缺陷。本技术的技术方案是一种太阳能光伏直流直接用于LED植物生长灯照明的系统，包括太阳能电池模组，太阳能电池模组设置在太阳能光伏温室上；LED植物生长灯用于为太阳能光伏温室内的植物补光，进行充分的光合作用；光合作用模拟系统用于使植物生长灯与太阳能光伏温室外的太阳光的光照强度 和光照时间变化一致。所述光合作用模拟系统包括适用于弱光植物品种的系统，该系统包括单片太阳能电池模组，单片太阳能电池 模组通过保险电路与底层温室的LED植物生长灯连接，提供弱光植物光合作用所需的能量。所述光合作用模拟系统包括适用于短日照植物品种的系统，该系统包括多片太阳能电池模组连接，多片太阳 能电池模组通过保险电路与底层温室的LED植物生长灯连接，提供短日照植物光合作用所需的能量。所述光合作用模拟系统包括适用于长日照植物品种的系统，该系统包括多片太阳能电池模组连接，还包括一 列蓄电池，蓄电池与单独的太阳能电池模连接，蓄电池的输出瑞与LED植物生长灯正极端 通过定时器连接。且还包括控制器分别接入定向二极管和保险丝，以防倒流和过载。所述LED植物生长灯设置在在植物生长灯架上，LED植物生长灯呈纵向或者横向 排布，行间距为5-500毫米，每行相邻的植物生长灯间距5-500毫米；植物生长灯离每层平 台高度50-600毫米；所述保险电路包括保险丝，保险丝为自复保险丝或者为熔断电流为大于或等于 350毫安的电流保险丝。本技术的有益效果是本技术将太阳能光伏电池模组产生的直流电，经一定的电路设计，增加线路 安全设计、稳压稳流模块等，直接用于农业生产的LED植物生长灯的照明使用。随着科学技 术的发展，现代农业向立体、高品质、高产量和安全性发展，为了在有效面积上提高产量，立 体农业将采用LED植物生长灯补光，据统计立体农业的工厂化生产中，LED植物灯补光系约 占总能源消耗量的83%，为了减少能源的消耗量，节约生产成本，减少能源使用过程中的损 耗，本技术将在植物工厂化生产中直接使用光伏模组产生的直流电，并可以模拟。本技术的优势在于通过太阳能光伏电池模组直接和LED植物生长灯连接， 为其提供电力，即节省电能，又符合植物生长的节奏，极大的促进了农产品的产量，又提高 了农产品的品质。具体优点如下1.减少能量损耗节省的太阳能光伏电池模组产生的直流电逆变为交流电的能量损失，通常太阳能 光伏电池模组将直流电逆变为交流电的过程中能量要损失18% -20% ；避免了交流电再转化为LED灯使用的直流电能量损失；避免了电流在输送过程中的能量损失。2.减少成本省去了逆变器、控制器，节省了使用成本。逆变器是太阳能光伏发电系统主要设备 之一，主要左右将光伏系统产生的直流电转变为交流电，并兼有稳压的功能。控制器的作用 是控制多路太阳能光伏模组对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控 制设备。逆变器和控制器的成本占太阳能光伏系统的20%左右。3.适合植物生长将LED植物灯直接和电池板相连，LED植物生长灯的光强度和太阳光照强度完全 同步，光强度见表1、2，不改变植物生长的节奏，有利于植物的生长；有效的过滤植物不需 要的光线，补充植物生长需要的光线。表1.本技术的LED植物生长灯的光照强度表(照射距离10cm，光照强度单位勒克斯)时权利要求一种太阳能光伏直流直接用于LED植物生长灯照明的系统，其特征是包括太阳能电池模组，太阳能电池模组设置在太阳能光伏温室或植物工厂上、建筑屋顶或者地面电站上；LED植物生长灯用于为太阳能光伏温室或植物工厂内的植物补光，进行充分的光合作用；光合作用模拟系统用于使LED植物生长灯与太阳能光伏温室外的太阳光的光照强度和光照时间变化一致。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏直流直接用于LED植物生长灯照明的系统，其特 征是所述光合作用模拟系统包括适用于弱光植物品种的系统，该系统包括单片太阳能电池模组，单片太阳能电池模组 通过保险电路与底层温室的LED植物生长灯连接，提供弱光植物光合作用所需的能量。3.根据权利要求1所述的太阳能光伏直流直接用于LED植物生长灯照明的系统，其特 征是所述光合作用模拟系统包括适用于短日照植物品种的系统，该系统包括多片太阳能电池模组连接，多片太阳能电 池模组通过保险电路与底层温室的LED植物生长灯连接，提供短日照植物光合作用所需的 能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光伏直流直接用于ＬＥＤ植物生长灯照明的系统，其特征是包括：太阳能电池模组，太阳能电池模组设置在太阳能光伏温室或植物工厂上、建筑屋顶或者地面电站上；ＬＥＤ植物生长灯：用于为太阳能光伏温室或植物工厂内的植物补光，进行充分的光合作用；光合作用模拟系统：用于使ＬＥＤ植物生长灯与太阳能光伏温室外的太阳光的光照强度和光照时间变化一致。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑青，张建生，薛玉生，杜荣熠，
申请(专利权)人：南京光泉太阳能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]