一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述應用方法利用至少一根以上的管狀光伏單元陣列布置在水面上的管狀光伏發(fā)電組件進行光伏發(fā)電，并降低水面的光照及風速，減少蒸發(fā)量，可應用于江海、河流、天然湖泊、人工湖泊、水池、荒漠干旱地區(qū)的人工水池等表面上。
【專利說明】一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管狀光伏發(fā)電組件的應用方法，尤其涉及一種管狀光伏發(fā)電組件的分布式應用。
【背景技術】
[0002]隨著光伏技術的應用普及，在光照強烈的荒漠地區(qū)建設了越來越多的光伏電站，由于距離電力負荷中心區(qū)域較遠，對電網的輸送能力提出了很高要求，貼近負荷的分布式光伏應用被認為是解決此問題的有效方式。但由于電力負荷中心地區(qū)往往建設及居住密度較大，難以具備可以大面積安裝常規(guī)光伏電池板的空間位置，對分布式光伏的大規(guī)模推廣帶來障礙。另外，目前的主流光伏模組均為板狀，很容易受風力影響，需要堅固的金屬支架予以固定，成本較高。
[0003]管狀結構具有很好的機械強度，特別是透明玻璃管具有重量輕、成本低、密封性能優(yōu)異、耐候性好、機械強度大、自支撐力強及使用壽命長的顯著優(yōu)點，作為對光伏器件或光伏裝置的封裝及自支撐結構材料，可以大幅降低成本、延長使用壽命。
[0004]太陽光照對生態(tài)環(huán)境有很大影響，我國擁有大面積的天然湖和人工湖，前者形成自然的水域景觀，改善人們的生活環(huán)境；后者是人工依地勢挖掘而成的水域，沿岸因境設景，具有一定的水深以利于水產。然而，日光照射使水面溫度升高，導致湖水蒸發(fā)量加大，湖面逐漸縮小，而且湖面越大，湖面的蒸發(fā)量越大，破環(huán)了生態(tài)環(huán)境。很多的荒漠的形成也與過量的光照有關，造成單位面積年降水量小于年蒸發(fā)量，水分的過度蒸發(fā)而使土壤濕度下降到很低水平，在較高風速下容易被吹走造成水土流失甚至沙塵暴。如果能夠減少水面光照強度，降低水面風速，可減少水面蒸發(fā)量。
[0005]有文章報道利用水面進行光伏發(fā)電的設計，如新加坡水上太陽能光伏浮島試點項目，何祚庥及陳應天的睡蓮方案，但這些方案有的采用的普通光伏板，需另加浮力裝置才可保持在水面上，并且維護困難；睡蓮類設計，雖然利用了部分裝置浮力，但同樣存在維護困難問題，并且難以解決北方冬季水面結冰時對裝置的損害。
[0006]
【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明目的在于為解決上述問題。根據本發(fā)明，提供一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述應用方法利用至少一根以上的管狀光伏單元陣列布置在水面上形成的管狀光伏發(fā)電組件進行光伏發(fā)電，并降低水面的光照及風速，減少蒸發(fā)量。
[0008]進一步地，所述水面為江海、河流、天然湖泊、人工湖泊、水池、荒漠干旱地區(qū)的人工水池等表面。
[0009]進一步地，所述管狀光伏單元的外殼為玻璃管。
[0010]進一步地，所述管狀光伏單元的管內布置單晶硅或多晶硅電池或各種薄膜光伏電池。[0011]優(yōu)選地，所述管狀光伏單元的管內還布置有光學裝置，實現一定的聚光功能，以減少電池用量，降低成本，增加發(fā)電量。
[0012]進一步地，所述管狀光伏單元的長度超過2.5米；優(yōu)選地，所述管狀光伏單元的長度超過5米，可充分利用玻璃管的強度和自支撐能力，簡化安裝工序，節(jié)省材料及人工成本。
[0013]進一步地，所述玻璃管為密閉設計；可以良好地將玻璃管內外進行水、氣隔離。
[0014]進一步地，至少一根以上的所述管狀光伏單元在同一平面內排列形成管狀光伏發(fā)電組件，所述管狀光伏發(fā)電組件漂浮在水面上，使其陣列平面基本為水平面；此方式可節(jié)省光伏陣列安裝的基礎施工量，降低成本。
[0015]進一步地，所述管狀光伏發(fā)電組件中的管狀光伏單元相對靜止，且有效受光面與水平面呈傾斜角度布置。
[0016]進一步地，所述管狀光伏單元可繞與各自玻璃管軸心線平行的軸線旋轉，以跟蹤光線獲得更大發(fā)電量。
[0017]進一步地，所述管狀光伏發(fā)電組件可繞與其陣列平面垂直的軸線旋轉，以跟蹤光線獲得更大發(fā)電量。
[0018]優(yōu)選地，構成所述管狀光伏發(fā)電組件的各管狀光伏單元的玻璃管之間留有空隙間隔，以減少光線遮擋影響，增加管狀光伏單元的發(fā)電量。
[0019]進一步地，所述管狀光伏單元及其構成的管狀光伏發(fā)電組件重量密度較輕，使其漂浮在水面上的吃水深度較淺，排水體積小于玻璃管總體積的一半，水面未達到玻璃管水平直徑線，以達到抵抗冰凍破壞的目的，并提供較大額外浮力。
[0020]優(yōu)選地，所述排水體積小于玻璃管體積的三分之一，進一步增強抗凍能力及增大浮力。
[0021 ] 進一步地，管狀光伏單元或管狀光伏發(fā)電組件所提供的額外浮力可以承托人員或裝置完成維修保養(yǎng)工作。
[0022]進一步地，所述管狀光伏單元或管狀光伏發(fā)電組件布置于荒漠干旱地區(qū)的洼地或水池中，在發(fā)電的同時，通過減少太陽輻射及風力造成的水分蒸發(fā)量，使該部分面積的年蒸發(fā)量小于年降水量，能夠收集保存天然降水，達到改善環(huán)境或支持種植養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚的說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行更詳細的說明。
[0024]圖1為管狀光伏發(fā)電組件的管狀光伏單元結構的主視圖的示意圖；
圖2為管狀光伏發(fā)電組件的管狀光伏單元的另一實施例；
圖3為圖2的管狀光伏單元結構的側視圖的示意圖；
圖4為管狀光伏發(fā)電組件布置于水面的應用方法結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]在中國有許多水面可以建設大型、超大型光伏電站。中國的青海湖、鄱陽湖，太湖和洪澤湖，其面積均超過4000平方公里。中國大理有極好的太陽能資源，而地處云南大理市的洱海，其水面約為250平方公里。中國有80000平方公里的湖泊。中國的渤海灣實際上是中國的內海，水面超過20000平方公里。按照每平方公里設置500兆瓦光伏發(fā)電裝置，年發(fā)電量一億度計算，僅渤海灣就可以放置功率為10億千瓦太陽能管狀光伏發(fā)電組件；再者北京市具有4大水庫，水庫湖面總面積100多平方公里，可實現年發(fā)電量100億度，北京市年使用水量大約6?10億立方，而每年輸入水源為16億立方水，其中有至少6億立方水為湖面蒸發(fā)，水之源浪費巨大。本發(fā)明提出了一種管狀光伏發(fā)電組件的應用方法，通過將多個管狀光伏發(fā)電組件平行并列連接，漂浮布置在水面上，可在實現光伏發(fā)電的同時，減少水面面積，降低水面光照及風速，減少蒸發(fā)量。
[0026]圖1為管狀光伏發(fā)電組件的管狀光伏單元結構的主視圖的示意圖；如圖1所示，管狀光伏單元110包括玻璃管113及玻璃管113內布置的光伏電池111，所述光伏電池111布置于玻璃管113的管內底部，光伏電池111產生的熱量通過玻璃管113傳導至玻璃管113外部；其中所述光伏電池111可以為單晶硅、多晶硅電池或各種薄膜光伏電池。
[0027]圖2為管狀光伏發(fā)電組件的管狀光伏單元的另一實施例；如圖2所示，管狀光伏單元220，包括玻璃管213及玻璃管213內中間位置布置的光伏電池211 ;光伏電池211電池可以為單晶硅、多晶硅電池或各種薄膜光伏電池。
[0028]圖3為圖2的管狀光伏單元結構的側視圖的示意圖；圖中顯示所述管狀光伏單元210包括玻璃管213、玻璃管213兩端布置的密封接頭214及中間位置布置的光伏電池211 ;進一步地，所述玻璃管為密閉設計；可以良好地將玻璃管內外進行水、氣隔離；進一步地，所述管狀光伏發(fā)電組件可繞與其陣列平面垂直的軸線旋轉，以跟蹤光線獲得更大發(fā)電量。所述管狀光伏單元可繞與各自玻璃管軸心線平行的軸線旋轉，以跟蹤光線獲得更大發(fā)電量。管狀光伏單元210的長度超過2.5m ;優(yōu)選地，管狀光伏單元210的長度超過5m，可充分利用玻璃管213的強度和自支撐能力，簡化安裝工序，節(jié)省材料及人工成本，以便于安裝以及維修；進一步地，所述玻璃管213直徑范圍在30毫米到180毫米之間，優(yōu)選地，所述玻璃管213直徑范圍在50-120毫米之間。玻璃管213本身具有良好的自支撐能力，同時壁厚比較適宜，過大直徑的玻璃管213壁厚較厚，導致單位采光面積的玻璃材料用量較多，成本上升；過小直徑的玻璃管213雖然材料較省，但強度偏低，缺乏足夠的自支撐能力。例如管壁厚度為1.5mm?3mm，且該玻璃管213為常見的尺寸，工藝成熟，加工成本低廉，特別適合所述管狀光伏單元多個陣列布置形成管狀光伏發(fā)電組件的大規(guī)模應用。
[0029]圖4為管狀光伏發(fā)電組件布置于水面的應用方法結構示意圖；如圖2所示，管狀光伏單元421、管狀光伏單元423、管狀光伏單元425的至少一根以上的所述管狀光伏單元在同一平面內排列形成管狀光伏發(fā)電組件，所述管狀光伏發(fā)電組件陣列地漂浮在水面423上，使其陣列平面基本為水平面；該管狀光伏發(fā)電組件整體東西軸向布置或南北軸向布置；優(yōu)選地東西軸向布置，且管狀光伏單元42廣管狀光伏單元425相對靜止，通過板狀固定件416將各管狀光伏單元相互連接，且內部光伏電池及相關組件整體與水平面成一定角度布置，例如北京地區(qū)的40°傾斜布置；進一步地，所述水面為江海、河流、天然湖泊、人工湖泊、水池、荒漠干旱地區(qū)的人工水池等表面；優(yōu)選地，構成所述管狀光伏發(fā)電組件的各管狀光伏單元的玻璃管之間留有空隙間隔，以減少光線遮擋影響，增加管狀光伏單元的單位面積發(fā)電量。進一步地，所述管狀光伏單元及其構成的管狀光伏發(fā)電組件重量密度較輕，使其漂浮在水面上的吃水深度較淺，排水體積小于玻璃管總體積的一半，水面未達到玻璃管水平直徑線，玻璃管浸入水中部分的水平截面積隨深度增加而減少，如果受到水面結冰等情況的壓力作用時，玻璃管可以向上部升起以減少截面積降低壓力，不至于受壓破碎，以達到抵抗壓力，防止冰凍破壞的目的，另外此時玻璃管還具備一定的排水余量，能夠提供較大的額外浮力。優(yōu)選地，所述排水體積小于玻璃管體積的三分之一，即玻璃管露出水面以上的高度a至少為吃水深度b的兩倍，進一步增強抗壓抗凍能力及增大浮力。例如管狀光伏單元421的玻璃管外徑70mm ;長度4m ;每米自重Ikg ;則總重4kg ;玻璃管總排水重量為15kg ;該管狀光伏單元421布置水中的排水體積小于玻璃管體積的三分之一，以達到很高的抵抗冰凍破壞的目的，并能提供較大的額外浮力。進一步地，當所述管狀光伏單元或管狀光伏發(fā)電組件達到一定數量時，其額外的浮力可以支撐人員或裝置在其上部運動或停留，可以很安全方便地在水面以上完成維修保養(yǎng)工作。進一步地，所述管狀光伏單元可繞與各自玻璃管軸心線平行的軸線旋轉，可以在高度角方向跟蹤光線，獲得更大發(fā)電量。進一步地，所述管狀光伏發(fā)電組件可繞與其陣列平面垂直的軸線旋轉，以跟蹤光線獲得更大發(fā)電量，例如該管狀光伏發(fā)電組件沿著該軸線自東向西旋轉，與太陽光線的方位角度的變化向一致，將光伏電池的平面的法線與太陽處于同一平面內。
[0030]該管狀光伏發(fā)電組件的另一應用實施例為:所述管狀光伏單元或管狀光伏發(fā)電組件布置于荒漠干旱地區(qū)的洼地或水池中，在發(fā)電的同時，通過減少太陽輻射及風力造成的水分蒸發(fā)量，使年蒸發(fā)量小于年降水量，能夠收集保存天然降水，達到改善環(huán)境或支持種植養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的目的。例如:在荒漠中設置人工蓄水池，一般情況下，該荒漠地區(qū)年降水量為每平米300毫米，而年蒸發(fā)量為每平米600毫米，所以無法存水，干旱情況越來越嚴重。通過在該蓄水池表面布置管狀光伏陣列可以緩解干旱情況，該陣列由若干管狀光伏單元構成，該管狀光伏單兀外殼為直徑70暈米的玻璃管,玻璃管布置的中心距為100暈米，中間間隔30毫米。由于管狀光伏陣列的設置，蓄水池表面接收光照量大幅下降，風速明顯降低，水面蒸發(fā)量能夠降低到每平米年蒸發(fā)150毫米以下，此面積內的天然降水量超過了水分蒸發(fā)量，蓄水池就可以存留水分，多年下來可達到一定的深度，用來促進環(huán)境改善及種植養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。
[0031]顯而易見，在不偏離本發(fā)明的真實精神和范圍的前提下，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化。因此，所有對于本領域技術人員來說顯而易見的改變，都應包括在本權利要求書所涵蓋的范圍之內。本發(fā)明所要求保護的范圍僅由所述的權利要求書進行限定。
【權利要求】
1.一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述應用方法利用至少一根以上的管狀光伏單元陣列布置在水面上形成的管狀光伏發(fā)電組件進行光伏發(fā)電，并降低水面的光照及風速，減少蒸發(fā)量。
2.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述水面為江海、河流、天然湖泊、人工湖泊、水池、荒漠干旱地區(qū)的人工水池等表面。
3.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏單元的長度超過2.5米。
4.根據權利要求3所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏單元的長度超過5米。
5.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏單元的外殼為玻璃管。
6.根據權利要求5所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法,其特征在于，所述玻璃管為密閉設計。
7.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏發(fā)電組件的各管狀光伏單元的玻璃管之間留有空隙間隔。
8.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏發(fā)電組件中的管狀光伏單元相對靜止，且有效受光面與水平面呈傾斜角度布置。
9.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏發(fā)電組件中的管狀光伏單元可繞與各自玻璃管軸心線平行的軸線旋轉。
10.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏發(fā)電組件可繞與其陣列平面垂直的軸線旋轉。
11.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏發(fā)電組件的排水體積小于玻璃管總體積的一半，水面未達到玻璃管水平直徑線。
12.根據權利要求1或11所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述排水體積小于玻璃管體積的三分之一。
13.根據權利要求1所述的一種管狀光伏發(fā)電組件應用方法，其特征在于，所述管狀光伏單元或管狀光伏發(fā)電組件所提供的額外浮力可以承托人員或裝置完成維修保養(yǎng)工作。
【文檔編號】H02N6/00GK103457512SQ201310308840
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2013年7月22日
【發(fā)明者】劉慶云 申請人:劉慶云