光伏农业大棚系统浅析

点击次数:   更新时间:14/11/03 08:49:11     来源:www.sdznwsjs.com关闭
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   光伏农业大棚是一种将光伏发电产业与设施农业产业相结合的多元化发展模式。本文分析了光伏农业大棚的应用前景,简要介绍了其新型的应用模式、工作原理及构造。

引言

   光伏农业大棚将传统农业种植与光伏发电相结合,在棚顶安装太阳能电池板,代替部分PC板或钢化玻璃,有效利用大棚的顶部空间,在棚内种植高效的农作物,利用有限的资源、空间,提高单位土地经济效益,是一种既能运用农地直接低成本发电,也不影响大棚内农作物正常生长的新型设施农业大棚。它开启了低碳农业发展的新模式,具有良好的经济效益和生态效益,发展前景十分广阔。

1光伏农业大棚的应用前景

1.1世界能源现状

      能源是人类生存与经济发展的物质基础,然而随着世界经济持续、高速地发展,能源短缺、环境污染、生态恶化等问题逐渐加深,能源供需矛盾日益突出。世界能源形式紧迫,是世界10大焦点问题之首。

   全球人口2006年是65亿,能源需求折合成装机容量可达14.5TW,每日能耗 220 106BOE ;到2050年全世界人口大概要达到100亿,按照每人每年GDP增长1.6%, GDP单位能耗按照每年减少1%,则能源需求装机将是大约30-60TW,届时主要靠可再生能源来解决能源问题。世界上潜在水能资源4.6TW,经济可开采资源只有0.9TW,风能实际可开发资源2-4TW,生物质能3TW(加起来总共12TW)。只有太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能量来源,其潜在资源120000TW,实际可开采资源高达600TW

1.2国内政策

    国家发展和改革委员会先后出台了《金太阳》和《光伏建筑一体化》补贴政策,《中国可再生能源发展"十二五"规划》目标已由原来的"2015年太阳能发电将达到10GW" 上调50%,至15GW,到2020年达到50GW,根据政策分析可知,太阳能发电将得到政府的大力支持,补贴优厚,资金来源可靠。根据最新《太阳能光伏产业"十二五"发展规划》显示,国家已将新型的光伏农业大棚项目划定为《光伏建筑一体化》示范项目,可享受国家出台的财政补贴政策。

1.3光伏大棚的实际意义

    多年来,我国发展设施农业一直存在着农药超量使用的问题,造成农产品农药残留量超标,不仅严重污染了生态环境,更对食品安全构成了威胁。光伏农业大棚采用绿色种植模式,通过工业化运作和集中式管理杜绝了农药的超标过量使用,切实保障了食品安全。

    光伏农业大棚项目,将光伏与现代农业发展完美结合,在开发绿色清洁新能源、节能减排的同时,又可以发展低碳经济,为推广光伏能源利用开辟了全新的途径。该项目充分运用能源产业、高效农业与休闲旅游产业的集成优势,降低了投资成本,提高了综合经济收益。

       光伏农业大棚项目属于温室大棚与屋顶技术相结合的光伏发电系统,不仅可以保证棚内设施的正常运转,还可以储存雨水、雪水等循环利用,是集低碳、节能、环保、旅游于一身的新型高科技农业生态建设项目。实现了棚顶发电、棚下种植,在不改变土地性质的前提下有效利用土地资源,对我国能源和农业科技领域具有划时代的重要意义。

2光伏农业大棚的新型应用模式

    光伏农业大棚是分布式光伏电站在农业设施中应用的一种新模式。与建设集中式大型光伏地面电站、屋面电站相比,光伏农业大棚有着显著的优点。首先,光伏农业大棚发电系统利用的是现有农业大棚的棚顶,并不占用宝贵的土地资源,也不会改变土地使用性质,因此能够节约土地资源,使原有土地实现增值;其次,通过在农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板,不但能够满足不同作物的采光需求,可种植有机农产品、名贵苗木等各类高附加值作物,实现反季种植、精品种植,还有利于喜荫果蔬在夏季高温免受高温、暴晒,有助于北方干燥地区土壤的水分保持;最后,利用棚顶发电不仅可以满足农业大棚采暖、通风、照明、灌溉等电力需求,还可以将剩余的电并网出售,增加收益。

    与传统农业相比,光伏农业大棚更加重视科技要素的投入,更加注重经营管理,更加注重劳动者素质的提高,作为一种新型的农业生产经营模式,在带动区域农业科学技术推广和应用的同时,通过实现农业科技化、农业产业化,将成为区域农业增效和农民增收的支柱型产业。因此,光伏农业大棚不仅能够有效利用太阳能资源,产出清洁绿色能源,还能实现高效种植,为绿色农业生产提供一条新的路径。

3光伏农业大棚的工作原理及构造 

3.1光伏农业大棚的工作原理

   光伏农业大棚是使用太阳能电池组件(透光或半透光非晶硅薄膜太阳能电池板)作为大棚屋顶的主要覆盖材料。光伏发电系统为加热、降温、调光、遮光、灌溉系统提供能源,使其具有较灵活的调节控制温室内光照、空气和土壤的温湿度、二氧化碳浓度的温室,即使在寒冷的季节,也可依靠太阳光使室内维持一定的温度,以满足蔬菜作物生长的需要。光伏发电系统剩余的电可并入国家电网出售或由蓄电池储存供夜间使用。
光伏发电系统原理图见图
3-1所示。


3-1光伏发电系统原理图

3.2光伏农业大棚的构造

3.2.1光伏发电系统

    太阳能光伏发电系统由非晶硅薄膜太阳能电池组件、屋面安装钢架结构并网逆变器、交()流配电设备、数据采集监控系统、双向逆变充电一体机、蓄电池组、线缆及电缆桥架等组成。

3.2.2大棚主体结构

    大棚结构主体:采用热浸镀锌钢制骨架。大棚顶部覆盖材料:棚顶的南侧采用透光或半透光的非晶硅薄膜光伏组件,与钢结构骨架通过专用柔性连接件连接,其余部分棚顶采用钢化玻璃。四周墙面采用聚碳酸酯板(PC 板)。光伏大棚的四周墙面设置窗户,东西向各设置一扇对开门,用于大棚降温。

3.2.3大棚系统可选配置

1、湿帘降温系统。它的降温原理是当水流经湿帘时,在湿帘表面上形成水膜,水膜和通过的空气进行热交换,利用蒸发降温的原理,水分蒸发到空气中,从而降低空气温度,增加空气湿度。通过控制加湿和通风的大小,从而控制空气的温度和湿度。

2、补光系统。为自然植物的生长创立了准确的""""的能量平衡。光谱分布的改善使作物生长的环境得到更好控制,并且使作物生长更快,质量得以提高。

3、开窗系统。当温室内的气候超出了设定范围时,天窗及侧窗能自动打开,使温室内的空气形成对流,以此对室内的气候进行调节。


3-2光伏农业大棚效果图

4 结束语

将光伏发电产业与农业开发及节约资源结合起来,可以实现节约土地、能源、资源,用最少的投入获得最大的效益,致力于经济与资源、环境的协调发展。在大力发展光伏产业的同时坚持节约和集约用地的原则、坚持多元使用的原则,农业开发坚持使用太阳能等清洁能源原则,将光伏产业链延伸至农业科技发展。



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