光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討-徐永教材

1、1光電子農(nóng)業(yè)工程與技術(shù)研究中心光伏溫室設(shè)計(jì)光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討若干問題的探討福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 院長福建農(nóng)林大學(xué)光電子農(nóng)業(yè)工程與技術(shù)研究中心 主任徐永（電話email： )2光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義光伏農(nóng)業(yè)的定義2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)3. 目前光伏溫室的幾種主要類型目前光伏溫室的幾種主要類型4. 目前光伏溫室中存在問題的分析目前光伏溫室中存在問題的分析5. 建造光伏溫室的六大基本原則建造光伏溫室的六大基本原則6. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例7. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的

2、應(yīng)用33.建造光伏溫室的六大基本原則o 光伏之下的農(nóng)業(yè)：在戈壁灘或沙漠上建太陽能光伏電站為旅游觀光、生態(tài)化治理等服務(wù)，并在光伏板下安裝滴灌設(shè)施，種植綠色經(jīng)濟(jì)作物。1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義43.建造光伏溫室的六大基本原則o 農(nóng)業(yè)之上的光伏：在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)設(shè)施的基礎(chǔ)上安裝光農(nóng)業(yè)之上的光伏：在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)設(shè)施的基礎(chǔ)上安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，以達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和光伏發(fā)電共贏的目伏發(fā)電系統(tǒng)，以達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和光伏發(fā)電共贏的目的。的。o 光伏農(nóng)業(yè)的定義：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之上架設(shè)光伏發(fā)電系光伏農(nóng)業(yè)的定義：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之上架設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，使之服務(wù)于農(nóng)業(yè)、有利于農(nóng)業(yè)發(fā)展和效益提高統(tǒng)，使之服務(wù)于農(nóng)業(yè)、有利于農(nóng)業(yè)發(fā)展和效益提高的綜合型農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

3、包括光伏種植、光伏養(yǎng)殖、光的綜合型農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。包括光伏種植、光伏養(yǎng)殖、光伏漁業(yè)、光伏水利、光伏村宿等。伏漁業(yè)、光伏水利、光伏村宿等。1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義5光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義光伏農(nóng)業(yè)的定義2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)3. 目前光伏溫室的幾種主要類型目前光伏溫室的幾種主要類型4. 目前光伏溫室中存在問題的分析目前光伏溫室中存在問題的分析5. 建造光伏溫室的六大基本原則建造光伏溫室的六大基本原則6. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例7. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用63.建造光伏溫室的六大基本原則o 可為種植、養(yǎng)殖基地供

4、給能源。光伏溫室大棚能給蔬菜、花卉、苗木、牲畜等種養(yǎng)場所提供電力，以確保其順利運(yùn)行。o 有助于改善農(nóng)民生活，增加農(nóng)民收入。保守的估算，一畝地可以安裝60千瓦光伏系統(tǒng)，一年發(fā)電量多達(dá)10萬度電。除去償還農(nóng)戶貸款本息之外，年收入可以超過萬元。如能將太陽能照明、取暖等在農(nóng)村逐步推廣，這無疑將為農(nóng)民提供生活便利。o 有利于種植、養(yǎng)殖環(huán)節(jié)環(huán)境系統(tǒng)的綜合保護(hù)。光伏溫室有利于水土保濕，緩解水資源匱乏的問題。o 新型光伏系統(tǒng)可以幫助荒漠上的植被、灌木生長，助力風(fēng)沙治理，促進(jìn)畜牧業(yè)同步發(fā)展，還能有效遏制我國水土流失、草原沙化的勢頭，幫助修復(fù)生態(tài)。o 促進(jìn)高效農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、觀光旅游生態(tài)化、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工業(yè)化、設(shè)施生產(chǎn)智

5、能化等等。2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)7光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義光伏農(nóng)業(yè)的定義2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)3. 目前光伏溫室的幾種主要類型目前光伏溫室的幾種主要類型4. 目前光伏溫室中存在問題的分析目前光伏溫室中存在問題的分析5. 建造光伏溫室的六大基本原則建造光伏溫室的六大基本原則6. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例7. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用83. 目前光伏溫室的幾種主要類型o 單面型光伏溫室：向陽面鋪上光伏板，單面型光伏溫室：向陽面鋪上光伏板，背陽面背陽面全透光全透光93. 目前光伏溫室的幾種主要類型o 間歇型光

6、伏溫室：向陽面間歇性鋪上光伏板間歇型光伏溫室：向陽面間歇性鋪上光伏板103. 目前光伏溫室的幾種主要類型o 部分透光型光伏溫室：向陽面鋪上部分透光太陽能板部分透光型光伏溫室：向陽面鋪上部分透光太陽能板11光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義光伏農(nóng)業(yè)的定義2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)3. 目前光伏溫室的幾種主要類型目前光伏溫室的幾種主要類型4. 目前光伏溫室中存在問題的分析目前光伏溫室中存在問題的分析5. 建造光伏溫室的六大基本原則建造光伏溫室的六大基本原則6. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例7. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用12

7、4. 目前光伏溫室中存在問題的分析o 單面型光伏溫室：單面型光伏溫室：n 溫室內(nèi)光照不足，可能需要補(bǔ)光；n 冬天溫室內(nèi)溫度較低，可能需要加溫。o 間歇型光伏溫室：n 溫室內(nèi)存在明暗相間的區(qū)域，影響作物的生長134. 目前光伏溫室中存在問題的分析o 部分透光型光伏溫室：部分透光型光伏溫室：n 透光光譜分布不佳，可能影響作物的生長。14光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義光伏農(nóng)業(yè)的定義2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)3. 目前光伏溫室的幾種主要類型目前光伏溫室的幾種主要類型4. 目前光伏溫室中存在問題的分析目前光伏溫室中存在問題的分析5. 建造光伏溫室的六大基本原則建造光伏溫室的六大基

8、本原則6. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例7. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用153.建造光伏溫室的六大基本原則o 種植優(yōu)先的原則：光伏電池的引入不能大幅度地降低作物的種植優(yōu)先的原則：光伏電池的引入不能大幅度地降低作物的產(chǎn)量和質(zhì)量；產(chǎn)量和質(zhì)量；o 高效節(jié)能的原則：光伏電池的引入不能增加光伏電池的引入不能增加人工補(bǔ)光和人工加溫能耗，否則將使光伏發(fā)電的效果得不償失；o 四季皆宜的原則：光伏電池的引入不能使溫室只適合于某些光伏電池的引入不能使溫室只適合于某些季節(jié)的使用；季節(jié)的使用；o 光照均勻的原則：光伏電池的引入不能大幅度地增加溫室內(nèi)光伏電池的引入不

9、能大幅度地增加溫室內(nèi)光照的不均勻性；光照的不均勻性；o 適宜生長的原則：如果使用了部分透光的光伏電池，其透過光伏電池，其透過的光譜應(yīng)能的光譜應(yīng)能適合于植物的生長；o 照度可調(diào)的原則：溫室內(nèi)的光照度必須能根據(jù)作物的生長及外界的光照情況適時(shí)可調(diào)。5. 建造光伏溫室的六大基本原則16光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義光伏農(nóng)業(yè)的定義2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)3. 目前光伏溫室的幾種主要類型目前光伏溫室的幾種主要類型4. 目前光伏溫室中存在問題的分析目前光伏溫室中存在問題的分析5. 建造光伏溫室的六大基本原則建造光伏溫室的六大基本原則6. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)

10、設(shè)計(jì)實(shí)例7. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用176. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例o 間歇式漫射玻璃光伏溫室186. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例o 透過型光伏溫室光伏發(fā)電與植物栽培的協(xié)同優(yōu)化196. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例o 可調(diào)式漫射玻璃光伏溫室206. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例o 薄膜太陽能電池作為遮陽簾的漫射玻璃光伏溫室216. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例o 薄膜太陽能電池作為遮陽簾的其它形式22光伏溫室設(shè)計(jì)若干問題的探討1. 光伏農(nóng)業(yè)的定義光伏農(nóng)業(yè)的定義2. 光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)光伏溫室的優(yōu)點(diǎn)3. 目前光伏溫室的幾種主要類型目前光伏溫室的幾種主要類型4. 目前光

11、伏溫室中存在問題的分析目前光伏溫室中存在問題的分析5. 建造光伏溫室的六大基本原則建造光伏溫室的六大基本原則6. 實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)現(xiàn)這些原則的幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例7. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用237. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用光的7個(gè)維度光強(qiáng)：光強(qiáng)：在光合有效輻射（在光合有效輻射（PAR）范圍）范圍內(nèi)內(nèi)的光合光子通量密度的光合光子通量密度(PPFD)，量化為量化為摩爾光子摩爾光子m2s1 ，應(yīng)該以應(yīng)該以mol m2s1 為單位，在溫室補(bǔ)光中為單位，在溫室補(bǔ)光中應(yīng)特別注意。應(yīng)特別注意。1 (mol/s) =119.6/ (W)，當(dāng)，當(dāng)=555 nm, 1

12、W = 4.6 (mol/s)；光質(zhì)：光質(zhì)：輻射光譜的組合。應(yīng)該注意的是，相同的視覺顏色會(huì)有不同的輻射光譜的組合。應(yīng)該注意的是，相同的視覺顏色會(huì)有不同的光譜組合，因而有不同的光質(zhì)光譜組合，因而有不同的光質(zhì)；模式：模式：光照模式與光照的持續(xù)時(shí)間或周期都不同，它包含更復(fù)雜的光光照模式與光照的持續(xù)時(shí)間或周期都不同，它包含更復(fù)雜的光照模式的組合；照模式的組合；方向性：方向性：光照的方向?qū)?dǎo)致植物的趨光性，非均勻的光照也會(huì)引起同光照的方向?qū)?dǎo)致植物的趨光性，非均勻的光照也會(huì)引起同樣的反應(yīng)；樣的反應(yīng)；均勻性：均勻性：光照的均勻性包括光強(qiáng)度和光譜分布的均勻性；光照的均勻性包括光強(qiáng)度和光譜分布的均勻性；偏振性

13、：偏振性：指光波電矢量振動(dòng)的空間分布偏離對稱性的現(xiàn)象；指光波電矢量振動(dòng)的空間分布偏離對稱性的現(xiàn)象；相干性：相干性：包括空間相干性和時(shí)間相干性。空間相干性表示在一定空間包括空間相干性和時(shí)間相干性?？臻g相干性表示在一定空間范圍內(nèi)具有相對固定的位相差的性質(zhì)，時(shí)間相干性則表示在一定范圍范圍內(nèi)具有相對固定的位相差的性質(zhì)，時(shí)間相干性則表示在一定范圍內(nèi)的傳播方向上具有相對固定的位相差的性質(zhì)。內(nèi)的傳播方向上具有相對固定的位相差的性質(zhì)。00.10.20.30.40.50.60.70.80.91360410460510560610660710760Wavelength (nm)Relative intensityFluor 1Fluor 2LED 1LED 2247. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用o 均光植物培養(yǎng)箱：光照均勻、無影257. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用o 高光能利用率組培架267. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用o 菲涅爾透鏡聚光型植物培養(yǎng)裝置277. 光電子農(nóng)業(yè)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用o 自然光過濾植