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浅析太阳能光伏发电大棚的特点以及分类有哪些?

2018-09-29

  太阳能光伏大棚温室是一种新型的温室,是在温室的部分或全部向阳面上铺设太阳能光伏发电装置的温室,它既具有发电能力,又能为一些作物或食用菌提供适宜的生长环境。经过大约5 年时间的研究和推广,此类温室在山东、浙江等地已有少量在生产上应用,更多的地区则正计划应用此类大棚温室。

按照结构分类

  光伏太阳能温室有两种类型,一种类似于传统的日光温室,带有保温性能良好的墙体,在采光面上安装有光伏太阳能电池板,称为光伏太阳能日光温室(图1);另一种类似于传统的连栋温室,屋顶向阳面安装有光伏太阳能电池板,墙体透明,以薄膜、玻璃或阳光板为墙体材料,保温性较差,称为光伏太阳能连栋温室(图2)。对于大多数地区而言,鉴于发电与植物生长的矛盾,光伏太阳能温室适合在夏季强光月份应用,而不适合在冬季弱光月份用,也就是说在低温季节不能既发电又进行农业生产。故而在大多数情况下,只适宜建造光伏太阳能连栋温室。但在西藏、青海等地白天光照强、夜间温度低的特殊条件下,更适于设计建造光伏太阳能日光温室。

光伏发电特点

按照遮光程度分类

  光伏太阳能温室有全遮光型和部分遮光型两种类型。全遮光型多为日光温室结构类型,温室内几乎没有光照,温度变化较为平衡,适合种植食用菌类产品。部分遮光型包括全部的太阳能连栋温室和一些光伏太阳能日光温室。其光伏太阳能电池板的排列差异较大,从遮光面积比例来看,20% ~ 80% 不等。在光伏太阳能日光温室上,电池板在采光面后部排列较多,而前部相对较少或没有,遮光带更多的分布在后墙上,这样更有利于植物生长;在光伏太阳能连栋温室上,电池板一般在每个屋顶的向阳面上,而背阳面没有,电池板块之间呈马赛克状排列。较先进的电池板本身就呈马赛克状(图3),较先进的玻璃或薄膜具有散射光特点,这两点都能使温室内的光照变得相对均匀一些,甚至接近或达到无影效果,以利于温室内植物生长。具有一定透光率的薄膜电池也具有同样的效果。

光伏太阳能温室的优点

  ① 温室表面加装太阳能电池板,使温室具有了发电功能,能够更充分地利用太阳能。

  ② 同一片土地上实现了发电与种植同时进行,节约了土地资源,在很大程度上解决了光伏发电与种植业争地的矛盾。

  ③ 能够防风和减少蒸发,可以将蒸发量太大或风沙过大造就的不毛之地变为保护条件下的可耕地。如沙漠地区、西北干旱地区等。

  ④ 实现一室多用,在条件艰苦的地方除了能供电和进行农业生产外,还具有防风、防雨、防雪、防雹、生产淡水、收集降水等更多功能,可以拓展应用到生活、养殖等更多方面。

光伏太阳能温室的缺点

  ① 太阳能电池板不可以随季节变化而拆装,在光照较少的季节,发电与植物生长争光,矛盾较大。

  ② 建造成本非常高,回收期较长,不适合小规模的家庭经营。

  ③ 对种植的植物要求较高。一般不适宜种植喜光的植物,尤其是光伏太阳能日光温室,可以种植一些不太需要高温强光的叶菜等作物,甚至是一些不需要见光的作物,如食用菌。

光伏发电价格

光照和地域的限制

  既然光伏太阳能温室的效益来源是以发电为主,那么就要选在太阳光照充足的地方建设,日照时数越多越好。如果光照不足,则发电与种植争光的矛盾就会突出。我国海南等北纬30°以南地区,有的区域年日照时数可达2 400 小时以上;西藏等高海拔地区,有的区域年日照时数可以超过3 000 小时;甘肃等西北干旱少雨地区,以河西走廊为代表,日照时数多超过2 700 小时,这些地区适合建设光伏太阳能温室。越往北的地区寒冷时间越长,对这种温室的利用效果越差,北纬40°以北地区基本不适合建造使用,而华南和西南多阴雨的地区因日照时数少,光照强度低,也不适合应用。

对温度和季节的要求

  光伏太阳能温室进行农业生产时,对室内温度有一定要求,一般夜间低温度不低于8 ℃。南方地区,可以种植的时间段比较长,甚至可以四季种植,而在北方和高海拔地区,可以种植的时间段比较短,主要适于夏秋季,而冬季和早春利用效果较差。

种植项目的限制

  因为发电与种植之间存在争夺光照资源的矛盾,而且种植业在这个系统中居于次要位置,所以,温室中的种植项目首选那些基本不需要阳光的,如平菇、金针菇、白灵菇、香菇等食用菌品种;其次选择适合弱光的,如竹荪等食用菌品种及三七、人参等药材,而黄瓜、茄子、丝瓜等喜欢强光的植物与发电的矛盾大,不宜种植。中等喜光的植物如辣椒、西葫芦、葡萄等,可以在条件较好的温室里适时种植。

光伏太阳能温室的设计要点

  光伏太阳能温室在设计上与普通温室在总体上是相似的,只是有些结构方面需要作出针对性的改变。作为一种发电设施,它与纯粹的光伏发电也有所不同,其电池板安放坡度较普通电池板坡度稍小,且多数情况下要求电池组件具有一定的透光率或呈马赛克排列。


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