淺析太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植的結(jié)合

高紅敏

（東明縣劉樓鎮(zhèn)人民政府，山東菏澤 274500）

淺析太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植的結(jié)合

高紅敏

（東明縣劉樓鎮(zhèn)人民政府，山東菏澤 274500）

光伏發(fā)電農(nóng)業(yè)大棚是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的新方向，其不僅結(jié)合了太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活提供清潔的電力能源，還能促進(jìn)農(nóng)業(yè)大棚的現(xiàn)代化發(fā)展。文章首先分析了太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植的結(jié)合優(yōu)勢(shì)，并闡述了幾種光伏農(nóng)業(yè)大棚，最后提出了當(dāng)前光伏農(nóng)業(yè)大棚的發(fā)展困境，以期為光伏農(nóng)業(yè)大棚的發(fā)展提供方向性參考。

太陽(yáng)能 光伏發(fā)電 農(nóng)業(yè)大棚種植

1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植的結(jié)合優(yōu)勢(shì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植的結(jié)合，是一種新的光伏應(yīng)用形式，其與農(nóng)業(yè)大棚的結(jié)合有著諸多的優(yōu)點(diǎn)。光伏是一種將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化成電能的新型發(fā)電系統(tǒng)，也是目前政府扶持的綠色能源產(chǎn)業(yè)。太陽(yáng)能光伏農(nóng)業(yè)大棚，其棚頂一般采用太陽(yáng)能電池板替代以往的薄膜棚頂。這樣太陽(yáng)能光伏農(nóng)業(yè)大棚就能利用其棚頂進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)電操作。太陽(yáng)能電池板會(huì)產(chǎn)生直流電儲(chǔ)存到匯流盒中，再將電能傳輸?shù)侥孀兤?，轉(zhuǎn)變成為交流電進(jìn)行日常的應(yīng)用。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 緩解人地矛盾，提高土地利用效能

光伏農(nóng)業(yè)大棚的發(fā)電部分主要來(lái)自農(nóng)業(yè)大棚棚頂?shù)墓夥姵匕?，因此并不?huì)占用到下面的農(nóng)用土地，也不會(huì)對(duì)土地的使用性質(zhì)造成改變，這一措施不僅能夠節(jié)約土地資源，還能夠通過(guò)光伏發(fā)電創(chuàng)造綠色能源，實(shí)現(xiàn)土地利用效率的提高。此外，太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植的結(jié)合，還能給區(qū)域提供綠色電能，對(duì)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目具有積極作用，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目提供良好的能源優(yōu)勢(shì)，有利于提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。

1.2 可創(chuàng)造出適宜不同農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境

由于不同透光度的電池板，其陽(yáng)光會(huì)形成一定的透射作用，因此，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)大棚上太陽(yáng)能電池板的鋪設(shè)調(diào)節(jié)，就能對(duì)農(nóng)業(yè)大棚下面的光照環(huán)境產(chǎn)生不同的影響。根據(jù)該特征，種植人員能通過(guò)大棚下的農(nóng)作物采光需求，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以滿足農(nóng)作物的生長(zhǎng)要求。同時(shí)由于農(nóng)業(yè)大棚中的溫度、濕度的可調(diào)性，結(jié)合光照的可調(diào)性，就能種植各種高附加值農(nóng)作物，實(shí)現(xiàn)精品化種植和反季節(jié)種植的目標(biāo)。

1.3 利用太陽(yáng)能發(fā)電，帶來(lái)格外的創(chuàng)收效果

在光伏農(nóng)業(yè)大棚的應(yīng)用中，棚頂?shù)陌l(fā)電不僅可以滿足大棚本身在溫度、濕度控制及灌溉中的電力需求，還能通過(guò)連入電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)家庭的用電需求，之后仍然無(wú)法消耗的電能，還可以通過(guò)電網(wǎng)出售給國(guó)家電力部門，獲得額外的創(chuàng)收。

1.4 有利于提高農(nóng)業(yè)大棚的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量

太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植的結(jié)合，能有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。光伏農(nóng)業(yè)大棚種植過(guò)程中，由于棚頂安裝了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其所產(chǎn)生的電能，能用于連接棚內(nèi)的溫控設(shè)備、照明設(shè)備以及灌溉設(shè)備，通過(guò)這些現(xiàn)代化的設(shè)備能對(duì)大棚內(nèi)光照條件、溫度條件和濕度條件進(jìn)行合理調(diào)整，棚內(nèi)的太陽(yáng)燈能模擬陽(yáng)光環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物的光合作用。結(jié)合棚內(nèi)的溫度和濕度調(diào)節(jié)，就能有效地縮短農(nóng)作物的出產(chǎn)周期，從普通大棚的1年兩熟過(guò)渡到一年三熟，甚至一年四熟，有效地提高了農(nóng)作物的年產(chǎn)量。

2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植結(jié)合的類型

光伏農(nóng)業(yè)大棚的實(shí)施，需要使用太陽(yáng)能電池組件作為棚頂?shù)闹饕牧线M(jìn)行覆蓋作業(yè)。之后農(nóng)業(yè)大棚的棚頂電池組件就能為整個(gè)大棚提供溫度控制、光照控制和灌溉控制的必備能源。在整個(gè)太陽(yáng)能棚頂?shù)慕ㄔO(shè)過(guò)程中，太陽(yáng)能電池是一種基于光伏效應(yīng)的光電元件，它能將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，這些直流電通過(guò)導(dǎo)線匯集于匯流盒之中。然后通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，輸送到各個(gè)需要用電的控制系統(tǒng)之中。當(dāng)前的光伏農(nóng)業(yè)大棚一共有3種類型。

2.1 陽(yáng)光房式光伏大棚

在此大棚南側(cè)，其發(fā)電組件和專用附框與鋼骨架進(jìn)行柔性連接，而在北側(cè)則采用普通夾膠玻璃置于屋頂部位，其南北側(cè)里面應(yīng)用鋼化大板玻璃。從而形成一個(gè)陽(yáng)光房式光伏大棚。此類大棚的建設(shè)成本高昂，但其裝機(jī)量也更大，能添加許多輔助設(shè)備，是一種智能型農(nóng)業(yè)大棚，便于生態(tài)農(nóng)業(yè)一體化的發(fā)展。

2.2 簡(jiǎn)易式光伏薄膜組件大棚

這種大棚其頂棚一般采用隱框單坡采光頂結(jié)構(gòu)，整個(gè)大棚為鋼結(jié)構(gòu)，以鋼桁架和前后鋼結(jié)構(gòu)立柱為基礎(chǔ)，搭配鋼筋混凝土四面結(jié)構(gòu)，運(yùn)用主次檁條方格的布置。這樣的光伏薄膜組件大棚主要運(yùn)用頂棚進(jìn)行采光發(fā)電與運(yùn)作，因此，建設(shè)成本和裝機(jī)量適中，屬于經(jīng)濟(jì)實(shí)用型的光伏農(nóng)業(yè)大棚。

2.3 塑料大棚外加裝太陽(yáng)能組件的大棚

這樣的光伏太陽(yáng)能大棚裝機(jī)量很小，一般采用普通塑料薄膜作為頂棚，運(yùn)用普通鋁合金支架組件進(jìn)行支撐，輔以太陽(yáng)能組件的加裝，就能有一定的發(fā)電效果。這種大棚結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，且建設(shè)成本低。但是也因此裝機(jī)量小，基本無(wú)法裝配智能設(shè)備，因此無(wú)法對(duì)棚內(nèi)的溫度、濕度和光照進(jìn)行調(diào)節(jié)，只能進(jìn)行單純的發(fā)電操作。

3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植結(jié)合的困境分析

雖然太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植結(jié)合具有很多優(yōu)勢(shì)，但在目前條件下，要推廣這種大棚種植方式，還面臨許多困境。（1）太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚種植結(jié)合的技術(shù)不成熟，建設(shè)成本高。目前的太陽(yáng)能光伏農(nóng)業(yè)大棚，需要大量的資金和技術(shù)投入，且需要智能化的設(shè)備，其造價(jià)昂貴，給其推廣帶來(lái)了很多問(wèn)題。（2）相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)及運(yùn)用保障體系建設(shè)不到位。多數(shù)農(nóng)民對(duì)光伏農(nóng)業(yè)大棚缺乏相應(yīng)的維護(hù)及保養(yǎng)知識(shí)，而市場(chǎng)也沒(méi)有形成穩(wěn)定有效的運(yùn)營(yíng)保障服務(wù)體系，這些都不利于光伏農(nóng)業(yè)大棚的推廣及可持續(xù)性利用。此外，部分建成的光伏太陽(yáng)能農(nóng)業(yè)大棚的示范性作用大于實(shí)際運(yùn)用，不利于與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，影響了其大面積的推廣和應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

光伏太陽(yáng)能農(nóng)業(yè)大棚是今后農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的大方向，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。其開(kāi)發(fā)利用不僅有利于提高土地利用效率，提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，還能通過(guò)光伏發(fā)電為農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展提供清潔的電力資源。但目前其發(fā)展與推廣也面臨著諸多問(wèn)題，需要通過(guò)不斷技術(shù)努力與示范推廣，強(qiáng)化光伏太陽(yáng)能與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的深度結(jié)合，促進(jìn)光伏農(nóng)業(yè)大棚推廣與應(yīng)用效果的提升。

[1]楊月梅，曹艷芳，王淼．光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)的影響淺析．能源與節(jié)能，2015，（2）：73～75

[2]劉宇卿，趙俊青．光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)結(jié)合發(fā)展的模式研究．電氣時(shí)代，2015，（2）：40～42

[3]黃勇．光伏發(fā)電系統(tǒng)在溫室大棚上的應(yīng)用．科技廣場(chǎng)，2015，（5）：69～76

[4]閆豐．太陽(yáng)能光伏在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用探討．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015，（12）：205，207