光伏技術在農業(yè)大棚上的應用

顧俊 尹明禮

摘 要：隨著我國社會主義經濟市場的迅猛發(fā)展，直接推動了國內新能源農業(yè)技術的研制進程。其中，光伏農業(yè)大棚技術就是主要體現(xiàn)之一。光伏農業(yè)大棚是我國生態(tài)農業(yè)的主要實施項目之一，其主要原理是通過農業(yè)大棚的棚頂對太陽能進行收集，從而轉化成所需資源類型，以保證實現(xiàn)國家對各業(yè)“低碳生產”的發(fā)展目標，同時促進生態(tài)農業(yè)綜合系統(tǒng)工程的高效發(fā)展。本文通篇根據光伏農業(yè)大棚的發(fā)展現(xiàn)狀和具體分類進行詳細介紹，其次向讀者闡述出光伏技術應用于農業(yè)大棚中的優(yōu)勢，同時描述了不同類型的光伏農業(yè)大棚的特點及其組件、支架結構、變逆器等特殊組成部分，最后提出對光伏大棚設計的意見與建議。

關鍵詞：光伏技術;農業(yè)大棚;應用

引言

大棚在發(fā)展初期僅用于蔬菜的生產栽培，但是伴隨我國社會主義經濟市場以及先進科學技術的快速發(fā)展，國內的農業(yè)大棚技術應用范疇已經開始向多方面擴展，諸如盆花栽培、葡萄、西瓜、甜瓜、櫻桃、冬棗、柑橘等跨季水果栽培，以及林木育苗、畜牧養(yǎng)殖等方面。我們按照農業(yè)大棚的結構、功能、采光、材質、室溫、外形等方面的區(qū)別可以將其分為多種類型，例如：簡易大棚、智能大棚、單棟大棚、玻璃大棚、單屋面大棚、加溫大棚、溫室大棚、塑料大棚、連棟大棚、雙屋面大棚、不加溫大棚等。

一、光伏技術在農業(yè)大棚應用中的優(yōu)勢

新型農業(yè)大棚作為新時代發(fā)展的產物，自身具備時代獨有的實用性與科學性，較之傳統(tǒng)農業(yè)大棚有著先天優(yōu)勢。因此，新型農業(yè)大棚能夠很好的與國家提倡的“新能源計劃”相互結合，光伏農業(yè)大棚就是光伏技術與新型農業(yè)大棚的結合產物，也是光伏技術在農業(yè)大棚中得以良好應用的主要體現(xiàn)。通過將光伏技術應用于農業(yè)大棚中，直接推動了我國新能源開發(fā)的發(fā)展進程，例如;光伏農業(yè)大棚發(fā)電項目。光伏農業(yè)大棚技術發(fā)電項目是在新型農業(yè)大棚的建設期間，將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與農業(yè)大棚本身進行有機結合。光伏農業(yè)大棚發(fā)電項目是特色種植與太陽能發(fā)電兩個項目工程的結合體，是具有較強綜合性的農業(yè)開發(fā)項目。我國社會經濟的發(fā)展促進了新型生態(tài)農業(yè)體系的形成，目前，國內的日光溫室、塑料大棚的建筑面積已經達到200多萬公頃以上，在此，我們做出假設，將大棚占用面積進行良好的光伏發(fā)電基礎建設，既可以節(jié)省大量的土地資源、電力資源以及生產力的同時，還能夠為溫室內的照明燈、補光燈、澆灌設備、植保設備提供更直接的電力使用途徑。除此之外，光伏農業(yè)大棚發(fā)電項目還為人們的生活、工作、學習、娛樂等方面提供了穩(wěn)定的電力基礎。

二、光伏農業(yè)大棚的主要類型

由于我國新能源開發(fā)技術和農業(yè)技術的迅猛的發(fā)展，影響著新型生態(tài)農業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，因此，國內的光伏農業(yè)大棚如果根據光照程度來區(qū)分的話，大致可以分為兩種，分別是：全遮光型以及部分遮光型。首先，全遮光型大多數(shù)是作為日光大棚結構類型，大棚內幾乎完全隔絕光照，能夠較好地控制溫差，此類大棚結構較適用于食用菌類產品的培育。其次是部分遮光型，部分遮光型按照大棚內所培育的產品種類的不同，光伏組件的位置排列也具有較大的差異，遮光面積的比例大多數(shù)占據20%-80%之間。光伏組件通過直線形式排列在采光面的背部，較之背部，前部的光伏組件排列數(shù)量較少。為了保證種植作物的生長，必須將遮光帶更多的排列在采光面后部;同時可以通過馬賽克的方式將光伏組件排列在棚頂?shù)南蜿柮嫔稀ｋp玻組件因為自身呈現(xiàn)出馬賽克形狀，并具備一定的薄透性和漫射性等特征，能夠使得大棚內的光照變得比較均勻，甚至是達到無影效果?；诖?，保證大棚內種植作物的順利生長[3]。

三、光伏農業(yè)大棚的設計

眾所周知，光伏農業(yè)大棚的光伏系統(tǒng)與普通光伏地面電站或屋頂分布式系統(tǒng)的不同之處取決于其自身獨特的結構設計與功能設計。

隨著我國科研技術的發(fā)展，作為光伏農業(yè)大棚的重要組成部件的晶硅體光伏組件，其技術的研發(fā)也隨之趨近成熟。我國現(xiàn)階段的晶硅體光伏組件技術具有性能穩(wěn)定、故障率低、安裝快捷、操作簡單等方面優(yōu)點，并且使用年限足有25年之久。其次就是非晶體硅薄膜電池，其自身在薄透性、弱光效應以及高溫性能方面具備一定的先天優(yōu)勢，但是自身損耗率較高，使用年限是晶體硅光伏組件的50%，如果使用者對光伏農業(yè)大棚有長時間的需求，那么晶體硅是最佳的選擇，而短期的生產培育，選擇非晶體硅薄膜電池為最佳[4]。

由于種植作物對溫濕度的需要，因此大棚內的溫濕度一般情況下恒定在60%以上，大棚內濕度過高會引起鋼構表面、大棚膜面等部位出現(xiàn)冷凝、結露等現(xiàn)象。長期處于高濕環(huán)境下，對鋼結構本身就會引起腐蝕現(xiàn)象，因此，對排列在大棚內的光伏組件、接線盒、電纜、匯流箱、橋架等部位較容易因其運行故障以及安全風險。例如：減少了設備本身的絕緣程度、致使導電金屬以及電力板遭到侵蝕、減少使用年限、導致電器短路故障等等問題，情況最為嚴重的就是光伏組件。所以，在高濕環(huán)境下，大棚內的組成部件建議采用由抗電壓誘導衰減成分組成的部件。

四、光伏大棚的實際應用

隨著現(xiàn)代化科技高效農業(yè)的研發(fā)技術發(fā)展，全新的光伏農業(yè)大棚逐漸成型，其主要是由晶硅體光伏組件和傳統(tǒng)農業(yè)大棚有機組合而成。既可以保護農村的生態(tài)環(huán)境，供應更優(yōu)質的能源，全面發(fā)展農村綜合經濟，還可以周邊城鎮(zhèn)的蔬菜、水果緊缺的問題，確保食品的安全質量，加速實現(xiàn)了我國建立大格局全新生態(tài)農業(yè)的發(fā)展目標。光伏大棚的開發(fā)，調整國內農業(yè)經濟發(fā)展結構的同時，很大程度上促進了“三農”產業(yè)的深入開展與落實[5]。

五、結語

綜上所述，隨著我國高新科研技術的飛速發(fā)展，大力促進了我國對于新能源的開發(fā)與研究，光伏技術就是其研究成果之一。為順應時代發(fā)展需求，我國農業(yè)領域將光伏技術的科學合理的應用到農業(yè)大棚中，形成了全新的光伏農業(yè)大棚以及光伏農業(yè)大棚發(fā)電項目，加速了我國新型生態(tài)農業(yè)的發(fā)展落實，調節(jié)了國內農業(yè)整體經濟發(fā)展結構。謹以此篇，供相關人員參考借鑒，以期為我國光伏技術在農業(yè)大棚中的應用作出一份貢獻。

參考文獻

[1]任俊芳，程毅，陶新娥.3G技術在農業(yè)大棚遠程控制中的應用[J].科技視界，2012（18）：193，210.

[2]王東濤，鞠鳳船.農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].安徽農業(yè)科學，2010（35）：20446-20447.

[3]齊志才，韓成浩.農業(yè)大棚溫度適時監(jiān)測系統(tǒng)設計方案[J].農業(yè)與技術，2002（6）：111-112，116.

[4]劉建業(yè)，薛增濤，梁永春，等.現(xiàn)代農業(yè)大棚環(huán)境調節(jié)與管理的仿人控制系統(tǒng)[J].河北科技大學學報，2004（3）：62-65.

[5]徐彩娟.物聯(lián)網技術在農業(yè)大棚中的應用研究[J].科技信息，2012（30）：302，305.