本技术属于农光互补、林光互补、牧光互补、渔光互补等，具体涉及一种异步飘旗光伏发电系统。
背景技术：
1、本技术人的在先申请“耕地高空光伏发电方法及光伏发电悬索（cn117792235b）”，授权了一种（利用）耕地高空（进行）光伏发电（的）方法及光伏发电悬索。它在高抗拉强度的承重索周围铺设上光伏电池层，以封装制出一种光伏发电悬索——线型光伏电池组件，并通过高耸支撑物将光伏发电悬索架设到耕地上空，一方面吸收高空中的富余太阳能发电，另一方面还可顺便输水灌溉，实现农业生产与光伏发电互补发展——农光互补。其跨度大、桩基少，可避免严重妨碍农机作业。它克服了其背景技术中的“一种大跨度柔性支架光伏电站的石漠化治理系统（cn219812768u）”等柔性支架光伏电站方案风阻大、维稳费用高、发电波动大、高空架设难、安装工费高、难于清洗维护、使用寿命短、耕地上空富余的太阳能资源未被充分有效开采等诸多技术缺陷。
2、然而，在实施生产时发现，封装线型光伏电池组件的钙钛矿等柔性薄膜光伏电池，现阶段因为尚未形成规模效应，三五年内其市场价格（约1.65-3.5元/瓦）难以降至单晶硅光伏电池板的价格水平（约0.7元/瓦），所以其光伏发电系统投资，近年内仍会较高。
技术实现思路
1、本技术的目的：提供一种异步飘旗光伏发电系统，以便采用现行单晶硅光伏电池板等廉价平面电池板、通过减小风阻的随风飘动设计来降低系统投资，实现低成本应用。
2、为了实现上述发明目的，本技术提供的一种异步飘旗光伏发电系统如下。
3、本技术提供一种异步飘旗光伏发电系统，其特征在于，它包括：
4、①板块形状的光伏电池组件——光伏发电板（包括柔性光伏发电板或曰柔性光伏发电膜或曰柔性光伏发电布）；该光伏发电板的宽度 d小于设定尺寸，该光伏发电板的长度c小于设定尺寸、（该光伏发电板的厚度t小于设定尺寸）；
5、②高耸支撑物以及吊挂于（包括与吊挂等效的其它架设方式）承重索上的众多光伏发电板，该众多光伏发电板被（承重索）串连成可（绕承重索）顺风调整姿态的（动态）光伏旗串；该光伏旗串距离地表的高度为 h、该光伏旗串之单跨的跨度为 l、该光伏旗串（相邻两串）之水平投影间距为 k；其中，h大于设定高度尺寸、l大于设定跨度尺寸、k大于设定间距尺寸；
6、③光伏旗串投射在地表上的阴影，包括水平投影；其中，光伏发电板的宽度 d与光伏旗串的水平投影间距 k之比值——遮阳系数:d/k小于设定系数值；
7、④位于光伏旗串下方的、可正常耕作的作业大空间或/和可正常吸收阳光的动植物。
8、优选的是，d≤235mm或322mm或420mm或1140mm或1280mm或2688mm；最佳宽度d为100mm至300mm，因为该宽度的光伏发电板在地表上的阴影较窄，划过作物的时间短，阳光可均匀地分配全部作物，不影响正常光合作用。
9、优选的是，光伏旗串的高度h≥1m或2m或3m或4m或5m或10m或20m或30m或50m或100m等设定尺寸，以保证最高的作物顶端也不会触碰到光伏旗串，最好h≥4.2m，以保证不妨碍大型农机和无人机作业；l≥10m或20m或50m或80m或150m或500m，应使跨度l足够大，以减少高耸支撑杆的数量、降低桩基占地面积、避免严重妨碍大型农机作业，最好l≥120m，以进行超大跨度应用；k≥0.05m或0.1m或0.2m或0.5m或1m或2m或3m或5m或10m，应适当减少光伏旗串的阴影面积、最低限度地保证作物生长光照需要、避免因光合作用不足而减产。
10、更为优选的是，（尽量使）光伏旗串的高度h大于设定尺寸、（尽量使）遮阳系数:d/k≤0.01或0.02或0.03或0.05或0.1或0.2或0.3或0.5或1或2或3等设定系数值，（以）保证光伏旗串的每条正午阴影每1-20分钟（最好每1-5分钟）移动1d的距离；同一根阴影停留在（即划过）同一株作物上（即停留在同一位置）的时间（尽量）不超过30分钟、以免导致该株（即该位置的）作物的光合作用减弱并减产。为了统一检测标准，这里将正午阴影定义为正午时候（即11时至13时）的太阳将光伏旗串投射在地表上的阴影。
11、研究显示，h≥3m、d≤460mm、遮阳系数d/k≤0.25时，作物需要的阳光每隔20分钟会被遮挡3-5分钟，如此不断遮挡、放开、再遮挡、再放开。这样一来，作物吸收到的阳光平均将会减少13-20%。其中一组数据显示，减少13%以内（相当于d/k≤0.15时）的阳光照射时，对作物的光合作用和产量没有丝毫影响；其中另一组数据显示，减少20%以上（相当于d/k≥0.25时）的阳光照射时，对作物的光合作用和产量开始有一些影响。因此，h≥3m、d≤460mm（235mm最好）、d/k≤0.25、每条正午阴影每1-20分钟移动1条1d的距离，是无碍于作物光合作用的黄金比例，具有普遍使用价值；此种情况下，光伏旗串对阳光的遮挡，相当于透光率为80-87%的玻璃对阳光的遮挡效果。由此可见，本技术采用不透明的光伏旗串并结合遮阳系数d/k的设计应用，达到了半透明光伏电池板的技术效果，实现了高空超大跨度开采大地上空富余太阳能资源的目的。
12、 研究显示，阴影停留在同一株作物上的时长，还与h成反比、与d成正比。以海口市秀英区为例，h为50米高的南北走向的光伏旗串、于3月4日正午时分（11点）的阴影移动速度是68cm/分钟；若把光伏旗串的高度 h降到4.6米，则阴影移动速度将会降至2.5cm/分钟，若把光伏旗串的高度 h降到1.2米，则阴影移动速度将会降至0.6cm/分钟。又于3月4日正午时分（13点半）把光伏旗串的高度 h降到5米，则阴影移动速度将会降至1.3cm/分钟。同期对比观察得知，东西走向的高度 h为5米的光伏旗串，其阴影（向南）移动的速度才0.33毫米/分钟，其阴影移动速度实在太慢，具体实施中，应尽量避免将比较宽的光伏旗串沿东西走向架设，应尽量沿南北走向架设。由此可见，为了减轻阴影移动速度慢对作物生长的影响，应尽量提升光伏旗串的吊挂高度 h。鉴于高度 h为1米时，阴影在作物上的停留时间很长，会严重作物生长，因此不建议采用这么低的高度 h；当然，为了减轻阴影移动速度慢对作物生长的影响，还应尽量缩小光伏旗串的宽度d。
13、 综上所述，具体实施时，应将高度 h优选为3m以上，最好选为4.2m以上；应将宽度d优选为0.460m以下；还应将水平投影间距k优选为0.5 m以上，最好优选为1m以上；d/k≤0.25，最好选为d/k≤0.15的黄金比例。
14、具体实施中，应根据耕地里的作物种类区别选择遮阳系数d/k，对于需要遮光网来调节光照水平的作物、以及不在乎产量的林地来说。例如菜类作物莴苣、生菜、菠菜、甘蓝、芥菜、芹菜、绿林、草原等，可适当提高遮阳系数d/k，缩小间距k，增大宽度d。
15、优选的是，所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：d≤235mm或322mm或420mm或1140mm或1280mm或2688mm、c≤808mm或1208mm或2688mm、h≥1m或2m或3m或5m或10m或20m或30m或50m或100m、l≥10m或20m或50m或80m或150m或500m、k≥0.05m或0.1m或0.2m或0.5m或1m或2m或3m或5m或10m、d/k≤0.01或0.02或0.03或0.05或0.1或0.2或0.3或0.5或1或2或3。
16、还有优选的是，所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：光伏旗串的正背两面均可（受光）发电、且光伏旗串沿南北走向架设，该南北走向包括与经线夹角小于39°的所有走向；或者，组成光伏旗串的相邻两块光伏发电板之间，间隔0.2c以上或0.5c以上或1c以上的留空距离s（以形成断断续续的阴影），最好光伏旗串沿东西走向架设，该东西走向包括与纬线夹角小于39°的所有走向，这样一来，就可提高（断断续续的）阴影自西往东的移动速度，避免阴影自南往北的移动速度过慢，使阴影快速移开同一株作物，减轻对作物光合作用的影响，还可减少光伏发电板的密度，以增加光伏旗串的单跨跨度。
17、还有优选的是，所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：可采用现行柔性光伏支架中的稳定索，进一步将光伏发电板固定，使其朝向预定方向，从而稳定受光面积、提高发电效率。
18、还有优选的是，所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：组成光伏旗串的各个光伏发电板分别吊挂于承重索上，相互之间没有联动固定，各自可单独顺风调整姿态（例如顺风飘起）；一块光伏发电板的飘动不会牵动另一块光伏发电板与之同步飘动，也即各自可单独顺风飘起，不会联动，只会异步飘动，从而避免共振损坏。这样一来，众多各光伏发电板并联或串联以后，此起彼伏的（异步）电流就会彼此削峰填谷，形成较为稳定输出的脉冲（直流）电流。
19、还有优选的是，异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：组成光伏旗串的各个光伏发电板，分别用阻尼弹性绳牵拉在阻尼索上，用于防止（剧烈）震动和光伏发电板飘起角幅超过设定值（例如顺时针角幅90度以内和逆时针角幅90度以内），避免光伏发电板（像风扇那样）旋转超过360度而损坏并使光伏发电板在无风时保持（最佳）设定倾角。这样一来，阻尼弹性绳就可吸收光伏发电板的动能、防止光伏发电板剧烈震动、限制光伏发电板的飘起角幅、避免剧烈飘动而损坏光伏发电板、防止电池片隐裂。
20、还有优选的是，所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：阻尼索与承重索之间的连线倾角，与当地的纬度相等（包括相近）、正负偏差不超过15度；或者，光伏发电板的倾角等于所在地的纬度，正负偏差不超过15°；或者，左右相邻的两条承重索兼做阻尼索（使用），组成光伏旗串的各个光伏发电板，分别用阻尼弹性绳牵拉在左右两条（兼做阻尼索使用的）承重索上，以防光伏发电板飘起角幅超过设定值。
21、还有优选的是，异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：光伏旗串吊挂于街道上空或路旁上空，在光伏发电板的正面或背面，附设有彩旗画等广告画，以形成一种可烘托（节日或重大活动）气氛的彩旗。这样一来，装点节日或重大活动气氛的彩旗，就可与光伏发电合二为一，共享场地空间、协同互补应用、节约二者成本。
22、还有优选的是，所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：位于光伏旗串下方的、可正常耕作的作业（大）空间或/和可正常吸收阳光的动植物。
23、还有优选的是，所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：光伏发电板（的上端）吊挂于承重索上，无风时光伏发电板自然下垂（最好通过配重等设计使光伏发电板的倾角φ约等于所在地的纬度），有风时光伏发电板可被风吹得绕承重索转动或左右摆动。
24、为了简化结构、降低应用成本，可允许各光伏发电板被乱风吹得360°旋转，从而省去阻尼弹性绳和阻尼索。最为优选的是，同一根光伏旗串的各光伏发电板，分别通过导电滑环连接成并联电路或/和串联电路；最好各光伏发电板分别通过导电滑环等特殊吊挂件吊挂于承重索上，允许各光伏发电板被乱风吹得绕承重索（例如进行360°）旋转。为了防止乱风吹得相邻两光伏发电板之间发生碰撞，可取的是，拉大光伏旗串的间距，使k＞2d。
25、本技术所述的承重索泛指可通过张拉作用支撑起光伏发电板的线型物，包括绳索、钢索、锁链、多段棒体或管体或型材勾连而成的线型物等。
26、与现有技术相比，本技术具有如下有益技术效果。
27、其一、成本低廉：具有在先申请“耕地高空光伏发电方法及光伏发电悬索（cn117792235b）”的全部十项有益技术效果，且成本低廉。这是因为本技术采用了现行标准规格的单晶硅光伏电池板等廉价平面电池板（而不是采用昂贵的柔性薄膜电池），同样实现了农光互补应用，大幅降低了发电系统成本。
28、其二、风阻小，跨度大：相比于背景技术所提到的“一种大跨度柔性支架光伏电站的石漠化治理系统（cn219812768u）”等柔性支架光伏电站方案，本技术摒弃了电池板必须维稳的传统观念，首倡了电池板可飘动使用的技术路线，无需用多根索来搭建稳定结构，采用一根承重索、顺风减阻、不维稳等多措并举的创新设计（即允许光伏发电板随风飘动、使迎风面始终保持最小面积最小风阻的创新设计），同样实现了农光互补应用，因为其顺风风阻小，所以跨度可以做得很大，风洞试验显示，同等风力情况下，跨度可扩大3倍以上。虽然自然下垂（即倾角φ为零）的光伏发电板的发电效率有所下降，但却大幅降低了发电系统总投资与度电成本。
29、其三、不会共振损坏：本技术中组成光伏旗串的各个光伏发电板，相互之间没有联动固定，光伏发电板各自可单独顺风飘起；一块光伏发电板的飘动不会牵动另一块光伏发电板与之同步飘动，也即不会联动、不会共振损坏。而背景技术“一种大跨度柔性支架光伏电站的石漠化治理系统（cn219812768u）”等现行柔性支架光伏电站方案，其各光伏发电板相互之间是联动固定的，一块光伏发电板的抖动必然牵动另一块光伏发电板与之联动、共振，从而难抗强风、易于损坏。
1.一种异步飘旗光伏发电系统，其特征在于，它包括：
2.根据权利要求 1所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：d≤235mm或322mm或420mm或1140mm或1280mm或2688mm、c≤808mm或1280mm或2688mm、h≥1m或2m或3m或4m或5m或10m或20m或30m或50m或100m、l≥20m或50m或80m或150m或500m、k≥0.2m或0.5m或1m或2m或3m或5m或10m、d/k≤0.01或0.02或0.03或0.05或0.1或0.2或0.3或0.5或1或2或3。
3.根据权利要求2所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：光伏旗串的正背两面均可发电、且光伏旗串沿南北走向架设，该南北走向包括与经线夹角小于39°的所有走向；或者，组成光伏旗串的相邻两块光伏发电板之间，间隔0.2c以上或0.5c以上或1c以上的留空距离s；或者，光伏发电板的倾角等于所在地的纬度，正负偏差不超过15°。
4.根据权利要求2所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：光伏旗串的每条正午阴影每1-20分钟移动1d的距离。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：组成光伏旗串的各个光伏发电板分别吊挂于承重索上，相互之间没有联动固定，各自可单独顺风调整姿态。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：组成光伏旗串的各个光伏发电板，分别用阻尼弹性绳牵拉在阻尼索上，用于减震和防止光伏发电板飘起角幅超过设定值并使光伏发电板在无风时保持设定倾角。
7.根据权利要求6所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：阻尼索与承重索之间的连线具有一个倾角，该倾角与当地的纬度相等，正负偏差不超过15度；或者，左右相邻的两条承重索兼做阻尼索，组成光伏旗串的各个光伏发电板，分别用阻尼弹性绳牵拉在左右两条承重索上，以防光伏发电板飘起角幅超过设定值。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：光伏旗串吊挂于街道上空或路旁上空，在光伏发电板的正面或/和背面，附设有彩旗画，以形成一种可烘托气氛的彩旗；或者，位于光伏旗串下方地表上、具有可正常耕种的作业空间或/和可正常吸收阳光的动植物。
9.根据权利要求5所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：同一根光伏旗串中的各光伏发电板，分别通过导电滑环连接成并联电路或/和串联电路。
10.根据权利要求9所述的异步飘旗光伏发电系统，其特征在于：各光伏发电板分别通过导电滑环吊挂于承重索上。
