光伏温室设计若干问题的探讨-徐永

1、1光电子农业工程与技术研究中心光伏温室设计光伏温室设计若干问题的探讨若干问题的探讨福建农林大学机电工程学院 院长福建农林大学光电子农业工程与技术研究中心 主任徐永（电话email： )2光伏温室设计若干问题的探讨o 光伏农业的定义光伏农业的定义o 光伏温室的优点光伏温室的优点o 目前光伏温室的几种主要类型目前光伏温室的几种主要类型o 目前光伏温室中存在问题的分析目前光伏温室中存在问题的分析o 建造光伏温室的六大基本原则建造光伏温室的六大基本原则o 实现这些原则的几个设计实例实现这些原则的几个设计实例o 光电子农业在设施园艺中的应用光电子农业在设施园艺中的应用33.建造

2、光伏温室的六大基本原则o 光伏之下的农业：在戈壁滩或沙漠上建太阳能光伏电站为旅游观光、生态化治理等服务，并在光伏板下安装滴灌设施，种植绿色经济作物。1. 光伏农业的定义43.建造光伏温室的六大基本原则o 农业之上的光伏：在现有农业设施的基础上安装光农业之上的光伏：在现有农业设施的基础上安装光伏发电系统，以达到农业生产和光伏发电共赢的目伏发电系统，以达到农业生产和光伏发电共赢的目的。的。o 光伏农业的定义：在农业生产之上架设光伏发电系光伏农业的定义：在农业生产之上架设光伏发电系统，使之服务于农业、有利于农业发展和效益提高统，使之服务于农业、有利于农业发展和效益提高的综合型农业系统。包括光伏种植、

3、光伏养殖、光的综合型农业系统。包括光伏种植、光伏养殖、光伏渔业、光伏水利、光伏村宿等。伏渔业、光伏水利、光伏村宿等。1. 光伏农业的定义5光伏温室设计若干问题的探讨o 光伏农业的定义光伏农业的定义o 光伏温室的优点光伏温室的优点o 目前光伏温室的几种主要类型目前光伏温室的几种主要类型o 目前光伏温室中存在问题的分析目前光伏温室中存在问题的分析o 建造光伏温室的六大基本原则建造光伏温室的六大基本原则o 实现这些原则的几个设计实例实现这些原则的几个设计实例o 光电子农业在设施园艺中的应用光电子农业在设施园艺中的应用63.建造光伏温室的六大基本原则o 可为种植、养殖基地供给能源。光伏温室大棚能给蔬菜

4、、花卉、苗木、牲畜等种养场所提供电力，以确保其顺利运行。o 有助于改善农民生活，增加农民收入。保守的估算，一亩地可以安装60千瓦光伏系统，一年发电量多达10万度电。除去偿还农户贷款本息之外，年收入可以超过万元。如能将太阳能照明、取暖等在农村逐步推广，这无疑将为农民提供生活便利。o 有利于种植、养殖环节环境系统的综合保护。光伏温室有利于水土保湿，缓解水资源匮乏的问题。o 新型光伏系统可以帮助荒漠上的植被、灌木生长，助力风沙治理，促进畜牧业同步发展，还能有效遏制我国水土流失、草原沙化的势头，帮助修复生态。o 促进高效农业规模化、观光旅游生态化、传统农业工业化、设施生产智能化等等。2. 光伏温室的优

5、点7光伏温室设计若干问题的探讨o 光伏农业的定义光伏农业的定义o 光伏温室的优点光伏温室的优点o 目前光伏温室的几种主要类型目前光伏温室的几种主要类型o 目前光伏温室中存在问题的分析目前光伏温室中存在问题的分析o 建造光伏温室的六大基本原则建造光伏温室的六大基本原则o 实现这些原则的几个设计实例实现这些原则的几个设计实例o 光电子农业在设施园艺中的应用光电子农业在设施园艺中的应用83. 目前光伏温室的几种主要类型o 单面型光伏温室：向阳面铺上光伏板，单面型光伏温室：向阳面铺上光伏板，背阳面背阳面全透光全透光93. 目前光伏温室的几种主要类型o 间歇型光伏温室：向阳面间歇性铺上光伏板间歇型光伏温

6、室：向阳面间歇性铺上光伏板103. 目前光伏温室的几种主要类型o 部分透光型光伏温室：向阳面铺上部分透光太阳能板部分透光型光伏温室：向阳面铺上部分透光太阳能板11光伏温室设计若干问题的探讨o 光伏农业的定义光伏农业的定义o 光伏温室的优点光伏温室的优点o 目前光伏温室的几种主要类型目前光伏温室的几种主要类型o 目前光伏温室中存在问题的分析目前光伏温室中存在问题的分析o 建造光伏温室的六大基本原则建造光伏温室的六大基本原则o 实现这些原则的几个设计实例实现这些原则的几个设计实例o 光电子农业在设施园艺中的应用光电子农业在设施园艺中的应用124. 目前光伏温室中存在问题的分析o 单面型光伏温室：单

7、面型光伏温室：n 温室内光照不足，可能需要补光；n 冬天温室内温度较低，可能需要加温。o 间歇型光伏温室：n 温室内存在明暗相间的区域，影响作物的生长134. 目前光伏温室中存在问题的分析o 部分透光型光伏温室：部分透光型光伏温室：n 透光光谱分布不佳，可能影响作物的生长。14光伏温室设计若干问题的探讨o 光伏农业的定义光伏农业的定义o 光伏温室的优点光伏温室的优点o 目前光伏温室的几种主要类型目前光伏温室的几种主要类型o 目前光伏温室中存在问题的分析目前光伏温室中存在问题的分析o 建造光伏温室的六大基本原则建造光伏温室的六大基本原则o 实现这些原则的几个设计实例实现这些原则的几个设计实例o

8、光电子农业在设施园艺中的应用光电子农业在设施园艺中的应用153.建造光伏温室的六大基本原则o 种植优先的原则：光伏电池的引入不能大幅度地降低作物的种植优先的原则：光伏电池的引入不能大幅度地降低作物的产量和质量；产量和质量；o 高效节能的原则：光伏电池的引入不能增加光伏电池的引入不能增加人工补光和人工加温能耗，否则将使光伏发电的效果得不偿失；o 四季皆宜的原则：光伏电池的引入不能使温室只适合于某些光伏电池的引入不能使温室只适合于某些季节的使用；季节的使用；o 光照均匀的原则：光伏电池的引入不能大幅度地增加温室内光伏电池的引入不能大幅度地增加温室内光照的不均匀性；光照的不均匀性；o 适宜生长的原则

9、：如果使用了部分透光的光伏电池，其透过光伏电池，其透过的光谱应能的光谱应能适合于植物的生长；o 照度可调的原则：温室内的光照度必须能根据作物的生长及外界的光照情况适时可调。5. 建造光伏温室的六大基本原则16光伏温室设计若干问题的探讨o 光伏农业的定义光伏农业的定义o 光伏温室的优点光伏温室的优点o 目前光伏温室的几种主要类型目前光伏温室的几种主要类型o 目前光伏温室中存在问题的分析目前光伏温室中存在问题的分析o 建造光伏温室的六大基本原则建造光伏温室的六大基本原则o 实现这些原则的几个设计实例实现这些原则的几个设计实例o 光电子农业在设施园艺中的应用光电子农业在设施园艺中的应用176. 实现

10、这些原则的几个设计实例o 间歇式漫射玻璃光伏温室186. 实现这些原则的几个设计实例o 透过型光伏温室光伏发电与植物栽培的协同优化196. 实现这些原则的几个设计实例o 可调式漫射玻璃光伏温室206. 实现这些原则的几个设计实例o 薄膜太阳能电池作为遮阳帘的漫射玻璃光伏温室216. 实现这些原则的几个设计实例o 薄膜太阳能电池作为遮阳帘的其它形式22光伏温室设计若干问题的探讨o 光伏农业的定义光伏农业的定义o 光伏温室的优点光伏温室的优点o 目前光伏温室的几种主要类型目前光伏温室的几种主要类型o 目前光伏温室中存在问题的分析目前光伏温室中存在问题的分析o 建造光伏温室的六大基本原则建造光伏温室

11、的六大基本原则o 实现这些原则的几个设计实例实现这些原则的几个设计实例o 光电子农业在设施园艺中的应用光电子农业在设施园艺中的应用237. 光电子农业在设施园艺中的应用光的7个维度o光强：光强：在光合有效辐射（在光合有效辐射（PAR）范围）范围内内的光合光子通量密度的光合光子通量密度(PPFD)，量化为量化为摩尔光子摩尔光子m2s1 ，应该以应该以mol m2s1 为单位，在温室补光中为单位，在温室补光中应特别注意。应特别注意。1 (mol/s) =119.6/ (W)，当，当=555 nm, 1 W = 4.6 (mol/s)；o光质：光质：辐射光谱的组合。应该注意的是，相同的视觉颜色会有不

12、同的辐射光谱的组合。应该注意的是，相同的视觉颜色会有不同的光谱组合，因而有不同的光质光谱组合，因而有不同的光质；o模式：模式：光照模式与光照的持续时间或周期都不同，它包含更复杂的光光照模式与光照的持续时间或周期都不同，它包含更复杂的光照模式的组合；照模式的组合；o方向性：方向性：光照的方向将导致植物的趋光性，非均匀的光照也会引起同光照的方向将导致植物的趋光性，非均匀的光照也会引起同样的反应；样的反应；o均匀性：均匀性：光照的均匀性包括光强度和光谱分布的均匀性；光照的均匀性包括光强度和光谱分布的均匀性；o偏振性：偏振性：指光波电矢量振动的空间分布偏离对称性的现象；指光波电矢量振动的空间分布偏离对

13、称性的现象；o相干性：相干性：包括空间相干性和时间相干性。空间相干性表示在一定空间包括空间相干性和时间相干性。空间相干性表示在一定空间范围内具有相对固定的位相差的性质，时间相干性则表示在一定范围范围内具有相对固定的位相差的性质，时间相干性则表示在一定范围内的传播方向上具有相对固定的位相差的性质。内的传播方向上具有相对固定的位相差的性质。00.10.20.30.40.50.60.70.80.91360410460510560610660710760Wavelength (nm)Relative intensityFluor 1Fluor 2LED 1LED 2247. 光电子农业在设施园艺中的应用o 均光植物培养箱：光照均匀、无影257. 光电子农业在设施园艺中的应用o 高光能利用率组培架267. 光电子农业在设施园艺中的应用o 菲涅尔透镜聚光型植物培养装置277. 光电子农业在设施园艺中的应用o 自然光过滤植物栽