一种环境自适应型光伏发电装置及包括该装置的渔光互补系统

1.本发明涉及渔业养殖及光伏发电技术，特别涉及一种环境自适应型光伏发电装置及包括该装置的渔光互补系统。


背景技术：

2.随着社会文明的进步，人们对清洁可再生新能源的需求愈发急迫。太阳能作为一种新型、绿色的可再生能源，目前也有较为成熟的利用技术。光伏是能够将太阳能直接转换为电能的新型发电系统，在新能源发电领域已经得到了初步的应用。
3.渔光互补是将渔业养殖和海上光伏发电相结合的一种新型理念。在养殖网箱上面设立光伏阵列，不仅仅是可以有效地利用太阳能，而且光伏阵列可以有效地阻挡太阳光直射水面，使得水面保持恒温，有利于鱼类的存活；同时还可以减少藻类的光合作用，抑制藻类的生长。
4.根据现有的《光伏发电站设计规范》标准，无论是固定式还是跟踪式装置，光伏板均应保证在全年9：00-15：00时间段内互不遮挡。但是现有的渔光互补装置大都固定安装在渔业养殖系统上，在不同的纬度以及季节的变化的影响下，光伏板在不同季节和纬度里受光照时长也会不同，不能保证充分的利用光照。其次，由于安装支架均是固定的，强度较弱，无法进行自我保护，这导致在恶劣海况条件下，光伏发电系统容易发生破坏。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明的一个目的是提供一种环境自适应型光伏发电装置。
6.本发明的另一个目的是提供一种包括环境自适应型光伏发电装置的渔光互补系统。
7.技术方案：本发明的一种环境自适应型光伏发电装置，包括移动底座、可伸缩折叠支撑架、光伏支撑座、光伏板和智能调节装置，其中，可伸缩折叠支撑架垂直设置在移动底座和光伏支撑座之间，用于升降和折叠光伏支撑座，光伏板设置在光伏支撑座上，智能调节装置包括控制器、多个光敏传感器和多个第一电动推杆，多个光敏传感器设置在光伏板上表面四周，多个第一电动推杆的下端与光伏支撑座连接，上端与光伏板下表面转动连接，且多个第一电动推杆与多个光敏传感器的安装位置一一对应；各光敏传感器将实时采集的光照信号传送给控制器，控制器根据光照信号控制各第一电动推杆伸缩，实现光伏板不同角度的调节，保证光伏发电装置在同一纬度不同季节、同一季节不同纬度的发电效率，提高了发电量，增强光伏发电系统的环境适应性。
8.可选的，可伸缩折叠支撑架为剪叉式升降支架，包括第二电动推杆，由控制器控制第二电动推杆实现可伸缩折叠支撑架的打开和折叠。
9.本发明的一种环境自适应型渔光互补系统，包括网箱养殖装置和环境自适应型光伏发电装置，其中，环境自适应型光伏发电装置包括移动底座、可伸缩折叠支撑架、光伏支
撑座、光伏板和智能调节装置，其中，可伸缩折叠支撑架垂直设置在移动底座和光伏支撑座之间，用于升降和折叠光伏支撑座，光伏板设置在光伏支撑座上，智能调节装置包括控制器、多个光敏传感器和多个第一电动推杆，控制器设置在移动底座上，多个光敏传感器设置在光伏板上表面四周，多个第一电动推杆的下端与光伏支撑座连接，上端与光伏板下表面转动连接，且多个第一电动推杆与多个光敏传感器的安装位置一一对应；各光敏传感器将实时采集的光照信号传送给控制器，控制器根据光照信号控制各第一电动推杆伸缩，实现光伏板不同角度的调节；环境自适应型光伏发电装置通过移动底座设置在养殖网箱装置上。
10.可选的，网箱养殖装置包括浮体、走道板和网衣，浮体包括两个同心设置的环形浮箱管、多个第一扶手架和第二扶手架，多个第一扶手架沿浮箱管圆周设置，其下端跨接在两个环形浮箱管上，上端分别与两个同轴设置的环形第二扶手架连接，走道板架设在第一扶手架上，将多个第一扶手架连接在一起形成走道，走道板与浮箱管之间留有空隙，网衣与内侧浮箱管相连，形成一个密闭的网箱养殖空间；在第一扶手架两侧分别设置有固定连接座，固定连接座两端固定跨接在两个浮箱管上，位于走道板和浮箱管之间，固定连接座上表面设有滑槽，环境自适应型光伏发电装置的移动底座下表面两端均设有滑板，移动底座通过两个滑板分别与相邻两个第一扶手架之间的两个固定连接座上的滑槽滑动连接，环境自适应型光伏发电装置折叠收回时，通过控制滑板在滑槽内向里滑动，使整个环境自适应型光伏发电装置收回至走道板和浮箱管之间的空隙中，需要时，再通过控制滑板在滑槽内向外滑动，使整个环境自适应型光伏发电装置移出。
11.可选的，还包括传动装置，传动装置包括电机、齿轮和齿条，齿条固定设置在相邻两个扶手架之间的任一个固定连接座的上表面，电机设置在环境自适应型光伏发电装置移动底座的一侧，齿轮与电机输出轴连接，并与固定连接座上的齿条齿接，控制器控制电机带动齿轮沿齿条转动，以带动滑板在滑槽内滑动。
12.可选的，智能调节装置还包括陀螺仪传感器，陀螺仪传感器设置在移动底座上，用于实时监测环境自适应型渔光互补系统的稳定性，当在外界环境的影响下，整个渔光互补系统的运动幅值超过安全的角度限定时，陀螺仪传感器将信号传回控制器，控制器首先控制第一电动推杆收回光伏板，同时控制器控制可伸缩折叠支撑架收缩折叠，之后控制电机带动光伏发电系统收回至走道板和浮箱管之间的空隙中，实现在恶劣环境条件下渔光互补系统的自我保护，进一步增强了渔光互补系统的环境适应性。
13.可选的，第一扶手架为u型结构，其底部连接板跨接在两个环形浮箱管上，底部连接板两端的两个扶手柱上端分别与两个同轴设置的环形第二扶手架连接，走道板架设在第一扶手架的底部连接板上。
14.可选的，固定连接座上表面的滑槽为t型滑槽，与其相匹配的移动底座上的滑板为t型滑板。
15.可选的，固定连接座底部通过管夹固定在浮箱管上，管夹两侧通过螺栓与固定连接座底部连接。
16.可选的，可伸缩折叠支撑架为剪叉式升降支架，包括第二电动推杆，由控制器控制第二电动推杆实现可伸缩支架的升降和折叠。
17.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点有：
18.1、本发明通过光敏传感器实现对电动推杆的智能调节控制，可以根据光照的角度不同，及时调整光伏板受光照的角度，实现了太阳能电池板的多方位接收光照，保证了光伏发电装置在同一纬度不同季节、同一季节不同维度的发电效率，提高了发电量，增强了光伏发电装置及渔光互补系统的环境适应性。
19.2、本发明通过陀螺仪监测整个系统的状态，当环境恶劣，整个系统的运动幅值超过安全的角度限定时，可以实现光伏发电装置的自我收回，对光伏发电装置起到保护作用，有利于整个渔光互补系统的稳定性，进一步增强了在恶劣环境条件下渔光互补系统的环境适应性。
20.3、本发明固定连接座通过管夹与网箱管相连接，距离可调，适用不同尺寸的网箱安装，上端可伸缩折叠支撑架拼装简单，易于安装、拆卸和维修，实用性高。
21.4、本发明以hdpe网箱养殖为载体，突破了以往渔业养殖或只有光伏发电的单一模式，将光伏发电与渔业养殖结合在一起，实现了渔光互补。在这一模式下，渔民不仅可以获得渔业养殖的收益，还可以获得光伏发电的收益，提高了渔民的总体收益。其次，光伏发电还可以供电给网箱的增氧、打捞、投喂等设备，降低了渔业养殖的成本。
22.5、本发明在养殖网箱上面设立光伏阵列，不仅仅是可以有效地利用太阳能，而且光伏阵列可以有效地阻挡太阳光直射水面，使得水面保持恒温，有利于鱼类的存活；同时还可以减少藻类的光合作用，抑制藻类的生长，提升了水质，给鱼类的生长提供了一个良好的环境。
附图说明
23.图1是本发明的结构示意图；
24.图2是本发明结构局部放大示意图；
25.图3是固定连接座安装位置示意图；
26.图4是固定连接座的剖视图；
27.图5是移动底座t型滑板局部放大图；
28.图6是移动底座结构示意图；
29.图7是本发明齿轮齿条传动部分的结构示意图；
30.图8是光伏发电装置支起后视图；
31.图9是收缩折叠支架折叠状态图；
32.图10是收缩折叠支架起升状态图；
33.图中：1-浮体；2-走道板；3-网衣；11-浮箱管；12-第一扶手架；13-第二扶手架；121-连接板；122-扶手柱；4-移动底座；41-滑板；42-电机安装座；43-第二电动推杆安装座；44-第一槽口；5-可伸缩折叠支撑架；51-第二电动推杆；52-连杆；521-销钉；53-滑杆；54-推杆；6-光伏支撑座；61-第一电动推杆安装座；62-第二槽口；7-光伏板；81-控制器、82-光敏传感器；83-第一电动推杆；84-陀螺仪传感器；9-固定连接座；91-滑槽；92-管夹；921-螺栓孔；101-电机；102-齿轮；103-齿条。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
37.如图1-8所示，本发明的一种环境自适应型渔光互补系统，包括网箱养殖装置，以及设置在网箱养殖装置上的环境自适应型光伏发电装置。其中，网箱养殖装置包括浮体1、走道板2和网衣3，浮体1包括两个同心设置的环形浮箱管11、跨接在两个环形浮箱管11上的第一扶手架12和位于环形浮箱管11上方与环形浮箱管11同轴设置的第二扶手架13，浮箱管11布置在水面，为整个系统提供浮力，使整个系统可以稳定的漂浮在水面上；第一扶手架12有多个，沿浮箱管11圆周设置，第一扶手架12为u型结构，其底部连接板121跨接在两个环形浮箱管11上，起到限制两个浮箱管11之间的相对运动的作用，连接板121两端的两个扶手柱122上端分别与两个同轴设置的环形第二扶手架13连接；走道板2架设在第一扶手架12的底部连接板121上，将所有第一扶手架12连接在一起形成走道，为养殖作业人员提供行走通道，为防止走道板2上浪，走道板2与浮箱管11之间留有空隙；网衣3与内侧浮箱管11相连，形成一个密闭的网箱养殖空间，为渔业养殖提供场所，可以很好地利用海洋资源。
38.环境自适应型光伏发电装置包括移动底座4、可伸缩折叠支撑架5、光伏支撑座6、光伏板7和智能调节装置，其中，环境自适应型光伏发电装置通过移动底座4设置在养殖网箱装置上；可伸缩折叠支撑架5垂直设置在移动底座4和光伏支撑座6之间，用于升降光伏支撑座6，以实现光伏发电装置的打开和折叠，光伏板7设置在光伏支撑座6上，智能调节装置包括控制器81、光敏传感器82和第一电动推杆83，控制器81设置在移动底座4上，光敏传感器82有多个，设置在光伏板7上表面四周，第一电动推杆83的数量与光敏传感器82相同，其下端与光伏支撑座6固定连接，上端与光伏板7下表面转动连接，且与光敏传感器82安装位置相对应；各光敏传感器82将实时采集的光照信号传送给控制器81，控制器81根据光照信号控制各第一电动推杆83伸缩，实现光伏板7不同角度的调节；可伸缩支撑架5为剪叉式升降支架，还包括第二电动推杆51，由控制器81控制第二电动推杆51的伸缩，以实现可伸缩支撑架5的提升和折叠。控制器通过光敏传感器传回的信号，控制第一电动推杆实现光伏板不同角度的调节，以使光伏板多方位接收光照，保证了光伏发电装置在同一纬度不同季节、同一季节不同维度的发电效率，提高了发电量，增强了光伏发电装置的环境适应性。
39.在第一扶手架12两侧分别设置有固定连接座9，固定连接座9两端固定跨接在两个浮箱管11上，位于走道板2和浮箱管11之间，固定连接座9上表面设有滑槽91，滑槽91内设有限位机构，环境自适应型光伏发电装置的移动底座4下表面两端均设有滑板41，移动底座4通过两个滑板41分别与相邻两个第一扶手架12之间的两个固定连接座9上的滑槽91滑动连接，光伏发电装置的移动底座4与固定连接座9之间还通过传动装置连接，传动装置包括电机101、齿轮102和齿条103，齿条103固定设置在相邻两个第一扶手架12之间的任一个固定连接座9的上表面，电机101设置在环境自适应型光伏发电装置的移动底座4一侧，齿轮102与电机输出轴连接，并与固定连接座9上的齿条103齿接，控制器81控制电机101带动齿轮102沿齿条103转动；环境自适应型光伏发电装置折叠收回时，控制器81控制电机101带动齿
轮102沿齿条103转动，同时光伏发电装置移动底座4的滑板41在固定连接座9的滑槽91内向里滑动，使整个环境自适应型光伏发电装置收回至走道板2和浮箱管11之间的空隙中，需要时，再通过控制电机101带动齿轮102沿齿条103反转，使滑板41在滑槽91内向外滑动，使整个环境自适应型光伏发电装置移出。
40.智能调节装置还包括陀螺仪传感器84，陀螺仪传感器84设置在移动底座4上，用于实时监测环境自适应型渔光互补系统的稳定性，当在外界环境的影响下，整个渔光互补系统的运动幅值超过安全的角度限定时，陀螺仪传感器84将信号传回控制器81，控制器81控制电机101带动齿轮102沿齿条103转动，同时光伏发电装置移动底座4的滑板41在固定连接座9的滑槽91内向里滑动，使整个光伏发电装置收回至走道板2和浮箱管11之间的空隙中，需要时再移出。陀螺仪监测整个系统的状态，当环境恶劣，整个系统的运动幅值超过安全的角度限定时，可以实现光伏发电装置的自我收回，对光伏发电装置起到保护作用，有利于整个渔光互补系统的稳定性，进一步增强了在恶劣环境条件下渔光互补系统的环境适应性。
41.本发明实施例中的网箱养殖系统为一种hdpe材质的环形网箱养殖系统，光伏板上光敏传感器采用四个，与其相对应的第一电动推杆也是四个。
42.如图3-6所示，固定连接座9安装在浮箱管6上，分布在第一扶手架12两侧，固定连接座9底下设置有管夹92，管夹92两侧设置有螺栓孔921，通过螺栓控制松紧程度，可以调节两个固定连接座9之间的距离，方便不同尺寸网箱的安装与拆卸。固定连接座9上方开有滑槽91，为实现对移动底座4伸缩时的限位作用，此滑槽91采用t型滑槽。与t型滑槽相配合的是位于移动底座4下的t型滑板，t型滑板端部加宽，宽度与t型滑槽大开口宽度一致，在移动底座4完全伸出时，t型滑板端部被t型滑槽窄开口限制。
43.如图6所示，移动底座4下表面两端的滑板41为t型滑板，与固定连接座9上表面的t型滑槽91相连接配合；一端侧壁设有电机安装座42，用于安装电机101；与电机安装座42相邻的一侧壁上设有第二电动推杆安装座43，用于安装第二电动推杆51；电机安装座42所在侧壁及与其相对的侧壁上对应开有第一槽口44，用于实现连杆52的升起以及收回；两端的连接横板上设有控制器81和陀螺仪传感器84。
44.如图6、7所示，传动装置包含三个部分，包括电机101、齿轮102和齿条103，电机101安装在移动底座4侧面的电机安装座42上，齿条103固定安装在固定连接座9上表面上，与t型滑槽91相平行；齿条103与齿轮102相互配合，通过电机101的转动，实现移动底座4的伸出与收回。
45.如图6-8所示，可伸缩折叠支撑架5主要由第二电动推杆51、连杆52、滑杆53、推杆54组成。连杆52连接光伏支撑座6与移动底座4，连杆52之间通过铰接的方式连接，中间安装有销钉521，用于控制连杆52之间的错位，保证连杆52之间仅可以自由的转动；底部连杆52与移动底座4前端通过铰接的方式连接，仅可以自由转动，底部连杆52与移动底座4的后端通过滑杆53与第一槽口44之间相配合，可以实现水平位移；顶部连杆52与光伏支撑座6前端通过销钉521铰接固定，与光伏支撑座6后端通过光伏支撑座上的第二槽口62滑动连接。连杆52中间布置一根推杆54，第二电动推杆51首部与推杆54相连，通过第二电动推杆51的伸缩实现光伏支撑座6的起降；第二电动推杆51的底部安装在移动底座4的第二电动推杆安装座43上。光伏板7首端与光伏支撑座6前端通过铰接的方式连接，可以保证光伏板7单自由度的转动；第一电动推杆83底部安装在光伏支撑座6上的第一电动推杆安装座61上，第一电动
推杆83首端与光伏板7下表明通过铰接的方式进行连接，通过第一电动推杆83的伸缩实现光伏板7的升降，第一电动推杆83的安装位置与光敏传感器82的位置相对应。
46.光伏支撑座6中间设置有隔板，对收回的光伏板7起到支撑作用，中间横梁布置有四个第一电动推杆安装座61，实现第一电动推杆83的装卸。
47.如图6、8所示，智能调节装置由控制器81、光敏传感器82、第一电动推杆83和陀螺仪传感器84组成。控制器81布置在移动底座4上，可以及时根据光敏传感器82和陀螺仪传感器84传回的信息，实现对移动底座4及光伏支撑座6上第二电动推杆51和第一电动推杆83的控制，以及布置在移动底座4侧面的电机101的控制。
48.光敏传感器82布置在光伏板7上表面的四角上，与控制器81相连。随着光照角度的改变，光伏板7四角上光照强度也会不同，光敏传感器82将实时传递光照情况给控制器81。控制器81可以根据光照的角度不同，实现对第一电动推杆83的智能调节控制，及时调整光伏板7受光照的角度，实现了太阳能光伏板7的多方位接收光照。
49.陀螺仪传感器84布置在移动底座4上，与控制器81相连。陀螺仪传感器84主要监控整个装置的稳定性，当在外界环境的影响下，整个系统的运动幅值超过安全的角度限定时，陀螺仪传感器84将信号传回控制器81，控制器81将首先对光伏支撑座6上的第一电动推杆83进行控制，收回光伏板7；之后控制移动底座4上的第二电动推杆51对光伏发电装置进行折叠收回，最后控制电机101将整个装置收回走道板2与浮箱管11之间。
50.控制器81对于陀螺仪传感器84传回的信号优先度高于光敏传感器82，当陀螺仪传感器84信号高于设定值，控制器81将忽略光敏传感器82传回的信号，先收回光伏板7，之后通过第二电动推杆51实现折叠，最后将控制电机101将整个光伏发电装置收回。
51.如图9所示，可伸缩折叠支撑架折叠状态图，可伸缩折叠支撑架5收纳在走道板2与浮箱管11之间的空隙；图10是可伸缩折叠支撑架起升状态图。
52.综上，本发明的环境自适应型渔光互补系统，确保在不同的纬度和季节里，光伏板可以实现自动调节角度，保证充分的光照时间，实现光伏发电在全球范围内的全年发电效率最大化，进而实现渔光互补效益的最大化，增强了光伏发电装置的环境适应性。其次，本发明通过陀螺仪传感器实现对渔光互补系统状态的监测，通过设定系统的倾斜角度上限，当运动幅度大于设定值时，可以实现整个光伏发电装置的折叠和收回，实现在恶劣海况下渔光互补系统的自我保护。