光伏发电温室现状技术前景与研究.pdfVIP

第 卷 第 期 农 业 工 程 学 报 年 月 Transactions of the CSAE 光伏发电温室的现状及技术前景研究 魏晓明，周长吉，丁小明，鲁少尉，曹楠 （农业部规划设计研究院设施农业研究所，北京 100125 ） 摘 要：光伏发电温室是采用光伏电池组件作为屋面覆盖材料，部分替代传统的玻璃和 PC 板，实现温室作物生产与光 伏发电的有机结合。本文在充分分析和研究国内外光伏发电温室技术现状的基础上，以太阳能薄膜电池为研究对象，对 其透过太阳光的光质、光强与作物光合作用要求的光谱以及温室屋面倾角对光伏发电量的影响进行了深入系统的研究。 结果表明：1)太阳能薄膜电池作为温室屋面覆盖材料可充分满足叶菜类作物对红光的生长需求，但需要通过太阳能薄膜 电池在屋面“间隔布置”等方式来补充蓝光；2 ）太阳能薄膜电池适宜发电倾角范围（25～35°）与常规温室屋面角范围 相符。在上述研究的基础上，本文探讨了光伏发电温室未来的技术研究方向，为今后科学指导光伏发电温室产业的健康 发展提供前瞻性的理论基础。 关键词：光伏发电温室，覆盖材料，太阳能薄膜电池 中图分类号：S625 文献标识码：A 文章编号： 魏晓明，周长吉，丁小明，等. 光伏发电温室的现状及技术前景研究[J]. 农业工程学报， 0 引言 研究和系统的温室采光设计理论，光伏发电温室的光环 境能否满足作物生产需求还有待商榷。因此，本研究分 近年来，在需求拉动、投资推动、政策带动的影响 析对比了温室作物的采光生长需求以及光伏组件的透光 下，我国设施园艺产业掀起了新一轮的发展热潮[1-2] ，设 特性，从理论上评估光伏发电温室的技术可行性，研究 施规模已位居世界首位[3] ，有效保障了我国蔬菜等园艺产 得出了光伏发电温室适宜的屋面倾角，为今后科学指导 品的均衡供给，提高了农民的经营收入，有力地提升了 光伏发电温室产业的健康发展提供前期的理论基础。 农业现代化的整体水平[4-6] 。 由于需要给作物提供适宜稳定的温度、光照、湿度 1 国内外技术发展现状 等环境条件，配套相应环境调控装备，设施园艺生产过 1.1 国外 程的耗能也相当巨大[7-10] 。据统计，全世界每年农业生产 荷兰Wageningen 大学开发了一种采用可以反射近红 能耗量的 35 ％用于温室加温，能耗成本约占温室生产总 外辐射(NIR)并透过光合有效辐射（PAR ）的材料附着于 费用的 15％ [11-12] 2 ～40 ％ 。在我国北方地区，每667m 连 温室玻璃上的光伏发电温室，并将采光面设计成圆弧状， 栋温室每年仅采暖耗煤量高达 100～200t[13-14] ；南方地区 从而使太阳光中的近红外辐射反射汇聚于焦点中，并在 每 667m2 温室夏季降温耗电量高达 20000kW·h[15] 。在化 焦点处安装光伏组件用于发电，经过监测，该类型温室 石能源濒临枯竭、节能减排压力日益加大的形势下，温 -2