1.本实用新型涉及微藻养殖技术领域，具体为一种用于微藻培养的太阳能光照系统。
背景技术：2.地球上人类所需的几乎所有能量都来自太阳，其中植物是能够直接吸收太阳光的生物，它能将太阳能转换为蛋白质、脂肪等有机物为生命有机体提供能量和生命活动所需物质。淡水微藻是单细胞植物，个体小，栖息于水体，含有叶绿体，可以进行光合作用，固定二氧化碳，合成丰富的有机物，释放氧气。因此，微藻的培养和开发利用可为人类社会提供一些重要的生物活性物质。
3.在自然环境中，由于受到环境营养条件、气温、太阳光穿透深度、光照强度的影响，自然水体中的微藻一般生长缓慢，且培养微藻生长繁殖的传统装置占地面积较大，因而微藻的培养效率及工业化利用程度较低。随着社会发展的需求和科技的进步，为了解决这一问题，现有工业化微藻培养基本上均采用玻璃管道式光生物反应器的养殖方法，既可控制温度，也可有效减少阳光衰减，并有效控制微藻培养污染，为微藻提供更好的生长环境。此外，光照是微藻培养必不可缺的要素条件，在现有的微藻产业化培养过程中普遍采用太阳光作为培养光源，既提高了生产效率，也降低了微藻生产成本。
4.目前微藻产业化中普遍是采用玻璃管道式光生物反应器进行养殖，其中，为了避免相互遮光影响，相邻两组的玻璃管道式光生物反应器必须有一定间隔，但产生的间隔就会导致太阳光利用不充分，造成能源浪费。
技术实现要素：5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于微藻培养的太阳能光照系统，将两组玻璃管道式光生物反应器之间间隔的太阳光合理地利用起来，且在间隔之间安装太阳能发电装置，为微藻培养提供动力，减少对外部电力的消耗，以降低生产成本，节约能源。
6.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种用于微藻培养的太阳能光照系统，包括太阳能发电装置、光生物反应器、光伏组件、配电箱、外部电源、循环泵、供气系统、操作平台、水沟、道路和护坡；
7.所述操作平台包括光生物反应器、光伏组件、配电箱、外部电源、循环泵和供气系统，所述光伏组件的输出端口分别电性连接配电箱和循环泵，所述循环泵的进水口固定连接有供气系统，所述供气系统的进水口固定连接有两个光生物反应器，所述两个光生物反应器的另一端均固定连接在循环泵的出水口。
8.优选的，所述操作平台的右侧设置有水沟，所述水沟的右侧设置有道路。
9.优先的，所述道路的右侧设置有护坡。
10.优选的，所述操作平台的左侧等距设置有若干个光生物反应器，所述相邻两个光生物反应器之间均设置有若干个光伏组件。
11.优选的，所述相邻两个光生物反应器的间距均为2m，所述光生物反应器的长度均为95m。
12.优选的，所述光伏组件的长、宽、厚分别为2.108m、1.048m、0.35m，所述光伏组件的倾角为15度，方向正南或偏南，所述光伏组件布置于相邻两个光生物反应器之间，且每边距离光生物反应器的长度均为0.4m。
13.优选的，所述操作平台的尺寸可根据地形实际情况而定，所述操作平台的最佳发电效率倾角为10-20度，朝向正南面或偏南面。
14.优选的，所述配电箱的输出端口分别电性连接外部电源和循环泵。
15.工作原理：首先，在两组玻璃管道式光生物反应器间隔处安装太阳能发电装置，再通过太阳能发电装置中的光伏组件吸收间隔处的太阳能，将太阳能转化为电能，进而传输给配电箱，通过配电箱连接的外部电源储存光伏组件转化的电能，既可当做正常电源供给，也可当做备用电源使用。同时，光伏组件也连接有循环泵，为循环泵运行提供电能。随后利用光生物反应器下方设置的供气系统，将供气系统内部的培养液体充满空气，再通过其出水口连接的循环泵作用，将充满空气的培养液体输送到光生物反应器中，光生物反应器内的空气培养液会由于微藻的光合作用原因，培养液中的空气含量会不断被消耗。为保持微藻的生长环境中，通过循环泵的持续送水作用，将生物反应器的培养液体替换，而替换的培养液体通过光生物反应器的出水口回流到供养系统中再次使培养液体充满空气，随后再次供给给光生物反应器。通过上述的循环流程，不断地为水源增二氧化碳和增加微藻生物量，使培养液的空气含量保持在稳定值，为微藻的生长提供助推力，提高微藻的工业化生产效率。整个过程通过安装太阳能发电装置，合理地将两组玻璃管道式光生物反应器之间间隔的太阳光利用起来，为微藻培养提供动力，减少对外部电力的消耗，降低生产成本与节约能源。
16.本实用新型提供了一种用于微藻培养的太阳能光照系统。具备以下有益效果：
17.本实用新型通过将两组玻璃管道式光生物反应器之间间隔太阳能合理地利用起来，且在间隔之间安装太阳能发电装置，利用其中光伏组件对太阳光吸收作用、循环泵控制培养液循环作用、供气系统的增二氧化碳排氧气的作用、增加微藻生物量作用，为微藻的培养和快速生长提供更加充分的营养和生长环境。同时，通过光伏组件的能源供给，减少对外部电力的持续消耗，降低微藻培养的生产成本，且充分地利用了太阳光能源，减少能源浪费。
附图说明
18.图1为本实用新型的太阳能供电结构示意图；
19.图2为本实用新型的操作平台的内部结构示意图；
20.图3为本实用新型的太阳能发电装置架构示意图。
21.其中，1、太阳能发电装置；2、光生物反应器；3、光伏组件；4、配电箱；5、外部电源；6、循环泵；7、供气系统；8、操作平台；9、水沟；10、道路；11、护坡。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例：
24.如图1-3所示，本实用新型实施例提供一种用于微藻培养的太阳能光照系统，包括太阳能发电装置1、光生物反应器2、光伏组件3、配电箱4、外部电源5、循环泵6、供气系统7、操作平台8、水沟9、道路10和护坡11；
25.操作平台8包括光生物反应器2、光伏组件3、配电箱4、外部电源5、循环泵6和供气系统7，光伏组件3的输出端口分别电性连接配电箱4和循环泵6，通过配电箱4对光伏组件3吸收和产生的电能进行控制和储存，便于对不同模块进行供电，保证其正常运作，循环泵6的进水口固定连接有供气系统7，供气系统7的进水口固定连接有两个光生物反应器2，两个光生物反应器2的另一端均固定连接在循环泵6的出水口，整个微藻培养的太阳能光照系统通过安装太阳能发电装置1，为微藻培养提供动力，减少对外部电力的消耗，降低生产成本与节约能源。
26.操作平台8的右侧设置有水沟9，水沟9的右侧设置有道路10，道路10的右侧设置有护坡11，通过水沟9的作用以便于引导水源流动，而通过护坡11的防护作用，保障整个微藻培养的太阳能光照系统正常运作，保证微藻培养的顺利进行。
27.操作平台8的左侧等距设置有若干个光生物反应器2，相邻两个光生物反应器2之间均设置有光伏组件3，利用光生物反应器2之间的间隔，放置光伏组件3。
28.相邻两个光生物反应器2的间距均为2m，光生物反应器2的长度均为95m。
29.光伏组件3的长、宽、厚分别为2.108m、1.048m、0.35m，光伏组件3的倾角为15度，方向正南或偏南，光伏组件3布置于相邻两个光生物反应器2之间，且每边距离光生物反应器2的长度均为0.4m。
30.操作平台8的尺寸可根据地形实际情况而定，操作平台8的最佳发电效率倾角为10-20度，朝向正南面或偏南面，同时将需要建设的微藻培养基地改造成为15-30度的倾角，既能解决相邻两组玻璃管道式光生物反应器2相互遮光的问题，减少间隔距离，也能提高土地利用率。通过改造微藻培养生物反应器基础，将平地变为坡地后，平地安装光生物反应器2需要3-3.5米间隔，坡地只需要2米，以便将太阳能发电装置安装于1.2m*1.6m间隔内，进一步提高土地利用率。
31.配电箱4的输出端口电分别电性连接外部电源5和循环泵6，通过配电箱4可对循环泵6进行控制，节约循环泵6的能源损耗。
32.光生物反应器2总长为95m，光伏组件3长宽尺寸，相邻两个光生物反应器2之间可布置39块光伏组件3，因此84组光生物反应器2之间可布置83组光伏组件3，同时光生物反应器2的占地总面积约为16000
㎡
，故共需要4897块光伏组件3即可完成微藻培养的太阳能光照系统布置。其次，根据建筑物模型数据分析，太阳能发电装置1发电效率中东西两面为60%发电率，正南为70%发电率、正南倾角15度为100%发电率，顶为90%发电率，因此，选择倾角15度为最佳，确定光伏组件3发电效率，为微藻培养提供了最佳培养地点，减少对外部电力的消耗，降低生产成本与节约能源。
33.光伏组件3中一块硅光伏发电板容量为465w，面积为2.21m2（2.108*1.048），年发
电时数为1450h，每平方平均每天可发电0.84度，其次，光伏组件3所处地段的年均太阳光总辐射量为6286mj/m2（1度电等于3.6 mj），按目前硅太阳发电板的光电效率21%计算，每平方米的硅太阳发电板年可发电366.68度（6286x0.21/3.6），即每平方米的硅太阳发电板天均可发电1度。
34.采用光生物反应器2形式布置100个光生物反应组来计算，实际占地面积为23940 m2，可使用发电面积8532.8 m2（99组*39块*2.21m2），即每天可发电8532.8度电。
35.每两组光生物反应器2使用一台4kw电机推动藻液循环，即100个光生物反应组每天最多需消耗4800度电（100/2*4*24），则每天可以剩余电量为3732.8度，按照理论计算只要发电效率达到56.3%就可以完全实现外部电力的零消耗，而实际上每天使用的电机最大功率只有3.2kw（使用变频器来调节藻液循环速度，一般控制在40hz以下），因此供电十分充足，且有溢出电源会被储存。
36.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：包括太阳能发电装置（1）、光生物反应器（2）、光伏组件（3）、配电箱（4）、外部电源（5）、循环泵（6）、供气系统（7）、操作平台（8）、水沟（9）、道路（10）和护坡（11）；所述操作平台（8）包括光生物反应器（2）、光伏组件（3）、配电箱（4）、外部电源（5）、循环泵（6）和供气系统（7），所述光伏组件（3）的输出端口分别电性连接配电箱（4）和循环泵（6），所述循环泵（6）的进水口固定连接有供气系统（7），所述供气系统（7）的进水口固定连接有两个光生物反应器（2），所述两个光生物反应器（2）的另一端均固定连接在循环泵（6）的出水口。2.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：所述操作平台（8）的右侧设置有水沟（9），所述水沟（9）的右侧设置有道路（10）。3.根据权利要求2所述的一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：所述道路（10）的右侧设置有护坡（11）。4.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：所述操作平台（8）的左侧等距设置有若干个光生物反应器（2），所述相邻两个光生物反应器（2）之间均设置有若干个光伏组件（3）。5.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：所述相邻两个光生物反应器（2）的间距均为2m，所述光生物反应器（2）的长度均为95m。6.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：所述光伏组件（3）的长、宽、厚分别为2.108m、1.048m、0.35m，所述光伏组件（3）的倾角为15度，方向正南或偏南，所述光伏组件（3）布置于相邻两个光生物反应器（2）之间，且每边距离光生物反应器（2）的长度均为0.4m。7.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：所述操作平台（8）的尺寸可根据地形实际情况而定，所述操作平台（8）的最佳发电效率倾角为10-20度，朝向正南面或偏南面。8.根据权利要求1所述的一种用于微藻培养的太阳能光照系统，其特征在于：所述配电箱（4）的输出端口分别电性连接外部电源（5）和循环泵（6）。
技术总结本实用新型提供一种用于微藻培养的太阳能光照系统，涉及微藻养殖技术领域。该太阳能光照系统用于微藻培养，包括太阳能发电装置、光生物反应器、光伏组件、配电箱、外部电源、循环泵、供气系统、操作平台、水沟、道路和护坡，所述操作平台包括光生物反应器、光伏组件、配电箱、外部电源、循环泵和供气系统，所述光伏组件的输出端口分别电性连接配电箱和循环泵，所述循环泵的进水口固定连接有供气系统，所述供气系统的进水口固定连接有两个光生物反应器。通过安装太阳能发电装置，合理地将两组玻璃管道式光生物反应器间隔的太阳光利用起来，为微藻培养提供动力，减少对外部电力的消耗，降低生产成本与节约能源。产成本与节约能源。产成本与节约能源。
技术研发人员：李林品 张勇
受保护的技术使用者：云南爱尔发生物技术股份有限公司
技术研发日：2022.07.08
技术公布日：2022/12/1
