光伏温室大棚即将开创农业工厂化新时代-solarbe文库

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光伏温室大棚即将开创农业工厂化新时代太阳能屋顶计划着力突破与解决光电建筑一体化设计能力不足、光电产品与建筑结合程度不高、光电并网困难、市场认识低等问题。太阳能屋顶计划综合考虑经济性和社会效益等因素，现阶段在经济发达、产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化示范；积极支持在农村与偏远地区发展离网式发电，实施送电下乡，落实国家惠民政策。该工程是国家旨在促进光伏发电产业技术进步和规模化发展，培育战略性新兴产业的一项政策。 “金太阳示范”工程是继中国政府在 3 月出台对光电建筑每瓦补贴 20 元政策之后的又一重大财政政策，将适时地推动中国光伏发电项目的发展。国家政策的出台，有效拉动了国内市场的光伏应用需求，由此带动了我国光伏发电的大规模应用。我国的温室大棚面积世界第一，除了中小拱棚等简易设施外，日光温室、塑料大棚的建筑面积高达 200 多万公顷以上。温室就是充分利用太阳能的节能建筑。温室设计时的屋面倾角充分考虑了太阳入射角，可以最大限度的利用太阳光对温室进行加温，而且还要保证室内作物进行正常的光合作用。太阳光的光热资源在温室的合理利用保证了蔬菜等园艺作物的正常生产，也为北方冬季吃到新鲜的蔬菜作出了巨大贡献。对于光伏产业来说，如果能将这些透光屋面充分利用，不仅可以节约大量的土地资源，还可以利用温室本身作为光伏发电建筑基础。产生的电力资源可以直接提供给温室内的照明灯、补光灯、卷帘机、灌溉设备、植保设备等使用。还可以供给周围居民和农户生产和生活使用。但是，众所周知，蔬菜等园艺作物生产相对于传统粮食农业生产，具有一定的比较效益，但总体产值并不高。对于投资巨大的光伏发电组件来说，在温室大棚的发展前景如何，仍然需要积极探索和科学研究。所以，温室大棚即将进入光伏发电时代的判断仍然言之尚早。在寿光市洛城街道见到一个特殊的冬暖式蔬菜大棚。乍一看 ,这个大棚与普通大棚没有两样 ,里面种着黄瓜、青椒、西红柿 ,叶子翠绿 ,果实累累。但仰头仔细观察 ,就感觉出了不同普通大棚覆盖的是薄膜 ,而这个大棚的棚顶是白橙相间的透明薄膜太阳能光伏玻璃和太阳能薄膜电池板。这是寿光华天新能源科技集团建成的薄膜光伏太阳能发电试验大棚。集团董事长李岐周告诉记者 ,棚顶的橙色部分是太阳能薄膜电池板 ,由于这种电池板的材质是双面透明导电电极及半透明非晶硅 ,所以仍可以透进部分光线 ,既满足了植物生长的需要 ,又实现了光电转换 ,增加了电力。李岐周说 ,装有透明薄膜太阳能光伏玻璃和太阳能薄膜电池板的大棚冬暖夏凉 ,冬天和夜晚棚顶不用再铺设草席。其使用寿命能达到 25 年 ,而普通大棚薄膜的使用年限仅 1 年。据测算 ,一块发电板平均每天能发电 0.7 度 ,这个占地一亩的大棚 ,一年理论上能发电 42100 度。寿光有 40 万亩大棚 ,如果十分之一的大棚用上这项新技术 ,一年就能发电 16 亿多度。这一系统的运用，充分利用了农地低成本发电，同时，薄膜的使用又不影响农作物光合作用所需的红光穿透，能提高大棚温度，促进冬季作物快速生长。此外，由于使用了 LED 的红光照射，还可以延长日照时间，缩短生产周期，提高产品产量及品质。尽管这种新模式看上去很美，但也不无风险，如其中的关键部分透明薄膜太阳能电池的效率目前存疑，再加上电站投资成本很高，因此，光伏投资界人士表示，这种模式很有吸引力，但其市场前景目前并不十分明朗。低碳农业新模式“ 与晶硅电池不同，薄膜太阳能电池是透光的，以前主要用在太阳能电站和建筑领域，从去年开始拓展到农业上来。” 张一熙说。根据专家介绍，其应用，具体而言就是将传统的日光温室的南面的屋面换为一层薄膜太阳能板。其优点之一在于薄膜太阳能电池不仅透光，而且温度系数低，因此由环境温度升高引起的电池效率低并不明显，由于非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内，所以在阴天雨天和雾天也有很好的表现。所以，薄膜太阳能电池比晶硅电池的日发电量多出 10左右。“理论上来讲，薄膜太阳能电池发的电，可以满足棚内植物照明补光的需求。 ”神农创始人金湘范对本报记者表示，“ 传统上，农业大棚在冬季仍受环境温度影响，需要通过燃煤等措施进行保温，这就大大克服了传统农业大棚的弊端。 ”据了解，薄膜太阳能农业大棚还可以通过薄膜分光技术，将太阳辐射分为植物需要的光能和用于太阳能发电的光能，既满足了植物生长的需要，又实现了光电转换，增加了可再生能源，这样就大大突破了传统农业生产受时间和空间的制约。一位农业专家告诉记者，“薄膜太阳能电农业大棚的光照和温度的控制，使作物彻底摆脱了季节的约束，可以全天不间断地进行生产，与传统的大棚或者温室相比，使得农作物的生长周期大大缩短。”据了解，中国有 64 万公顷的蔬菜大棚，如果薄膜太阳能电池能够大规模推广，或将产生巨大的市场价值。“建设一个 0.5 公顷的薄膜太阳能农业大棚需要投资 80 万，可使用 20 年。如果在其中种植 750 棵藻树，生产运营成本为 30 万，每七天可收一次，每年大约可产生 60 万的收益，利润为 26 万，大约 3.1 年可收回成本。”薄膜太阳能大棚的推广，其效益不仅在于大棚本身，而且可以带动周边农业市场。他以牙苗菜这种具有深加工价值的经济作物为例，一个八亩的薄膜农业大棚，大约每年需要 1200 亩土地来为它提供生产所需种子，这样在一线城市周围的配套耕地价值就大大提高。由于薄膜太阳能农业大棚模式刚刚启动，而且多为示范区，目前还没有大规模推广，还存在诸多疑问。对薄膜太阳能农业大棚发展至关重要的分光技术，现在也刚刚起步。目前大部分薄膜电池是不透光的，或者透光率很低，在有了好的分光技术之后，也要考虑分光技术与种植和养殖种类的结合，什么样的结合最为有效，投入产出最高，目前这些都在探索之中，也没有很好的答案。最为致命的是，透光率高了，发电效率就低了，这两者不可以兼得。目前，透明薄膜太阳能电池无法回避这一问题。此外，国家对薄膜太阳能农业大棚电站的补贴不高，也是影响这一示范项目推广的重要因素。太阳能光谱与植物光合作用的关系正在举办的上海世博会上，太阳能光伏发电技术被应用到中国馆、德国馆、法国馆、城市未来馆等多个场馆。很多人印象中，利用太阳能发电，就要在空旷的地方或建筑物的房顶竖起收集太阳能的电池板。蔬菜大棚的屋顶变成了太阳能发电场，棚顶发电，棚内种菜。无土栽培方式主要有水培和基质栽培，即用人工合成的营养液或粉末种菜。无土栽培需要用电来对营养液和基质进行循环使用，多层种植则需要红、蓝灯光给蔬菜补给光线，如果是在光伏温室，用电就不是问题。