光伏溫室發展前景廣闊

柴江權 夏明建

近年來，我國的光伏產業發展十分迅速，裝機容量不斷突破，預計到2015年可達到500萬kW，到2020年可達到2 000萬kW。但光伏發電同時也存在著用地面積大、單位土地效益低和土地資源供應緊張的問題。現代農業是一個朝陽產業，特別是設施農業發展前景廣闊。我國的溫室、大棚等農業設施總量早已達到了世界第一。這類設施基本上建在地勢平坦的地方，且頂上無遮擋，如果在溫室頂上安裝光伏板，將其改造成光伏溫室，將光伏發電和農業生產有機結合起來，不僅可解決土地資源緊缺的問題，還可以實現多重收益。

1 光伏溫室的概念

光伏溫室是一種將光伏板安裝在溫室屋頂，可同時進行光伏發電和農業生產的新型溫室。按照光伏板的鋪設方式可以分為全鋪式光伏溫室、半鋪式光伏溫室和間鋪式光伏溫室。

全鋪式光伏溫室將溫室屋頂兩面全鋪上光伏板，使發電用光達到最大。溫室內靠電照明，溫室內可種植厭光性植物或者食用菌等。

半鋪式光伏溫室將光伏板鋪在溫室南面，留北面為溫室內作物提供光照。這樣的溫室有日光照射，但大部分強光用于發電，溫室內的光照不強，因此可以種植對光照需求不高的植物。

間鋪式光伏溫室是將光伏板的間距拉大，或間隔排列鋪設的溫室。溫室內的光照只較全光照弱一些，可以種植大部分的園藝作物，但發電量較少。

2 光伏溫室的設計建造

光伏溫室的設計首先應考慮溫室的主要功能是光伏發電還是農業種植，然后根據溫室功能定位進行類型的選擇和設計，在設計中應遵循發電效益和農業收入最大化原則。本文所論述的光伏溫室主要是適用于江、浙、滬等長江中下游地區的半鋪式連棟光伏溫室。

溫室的走向與常規溫室相同，都是東西延長，坐北朝南，根據保溫通風的需要，可以適當偏西或偏東。溫室的長度一般設計為40 m，脊高為5 m，肩高為2.5～3.0 m，單棟跨度為7～8 m，光伏板的安裝傾角為30°左右。兩個溫室之間的前后距離為10 m，左右距離4 m。若要增加采光 ，可以適當增加溫室的高度、增大溫室間的距離。

由于光伏板比一般的覆蓋材料重，還要考慮到雪載、風壓等因素，所以在溫室建造材料上應選用較粗的鋼材，以提高溫室的荷載能力。可以選用H型鋼為主的鋼架，沿屋面方向每3～4 m布置一椽。

溫室的覆蓋材料可以根據投入成本多少來選擇。一般可以選擇薄膜作為覆蓋材料，其成本低、透光率好，很適合大面積使用。如果成本預算充足，可以選擇玻璃、玻璃鋼、陽光板等作為覆蓋材料。

3 光伏溫室的優勢

3.1 節約溫室建造成本

成本是制約溫室發展的一個重要因素。目前國內大面積使用溫室進行農業生產的都是一些實力比較雄厚的中、大型企業，小企業和個人只能使用建造成本相對低廉的農用大棚。相對于溫室，大棚存在使用壽命短、棚內操作較困難且棚內溫濕度難以控制等缺點。那么如何降低溫室的建造成本，讓更多的農民和企業能夠使用溫室呢？將光伏發電與溫室相結合而建造光伏溫室是一個可行的辦法。

建造光伏溫室可以與電力公司合作，由電力公司提供光伏板并支付一定的費用作為光伏板的支架和基礎費用，土地使用費由雙方共同承擔，生產出的電屬于電力公司。這樣可使常規溫室造價（100元/m2左右）減少40%～50%，大大減少溫室建造者的投入，同時電力公司也減少了安裝光伏板的人工費用，并在一定程度上節約了基礎建設費用。同時，農業溫室每年還可以向光伏電廠收取一定的棚頂租賃費，增加農業收入，二者達到雙贏。

3.2 緩解溫室內的溫度劇烈變化

控制溫度是建造溫室的最大目的，然而目前的溫室如果不使用加溫、降溫設備，依然不能解決夏熱冬冷、晝熱夜冷的局面，而光伏溫室可以有效解決這一問題。

在夏季陽光強烈的時候，安置在溫室屋頂的光伏板能起到遮蔭的作用，功能相當于遮陽網，可以有效減少溫室陽光的射入量，防止溫室內溫度過度升高。在冬季和黑夜里，光伏板又能起到阻擋溫室內紅外線波段輻射的作用，從而保持溫室內的溫度。

3.3 生產清潔能源

我國的能源結構以煤為主，是世界最大的煤炭消費國。燃煤發電不僅會向大氣排放大量的二氧化碳，還會伴隨著微顆粒物的排放，嚴重污染大氣。在污染日益嚴重，世人渴望開發新的無污染能源時，日光、水力、風力、潮汐等發電形式就成了首選。而相對于其他方式，日光更加普遍，利用也更加方便，光伏發電必然會成為一種新的流行趨勢。

同時，光伏產生的電可直接用于溫室的日常管理，如噴灌設施用電、照明用電、補光用電等，這樣還可減少溫室運行成本。

3.4 提高土地利用率

我國的土地面積有限，人均耕地面積極少。如果單純為了光伏發電而占用耕地，這顯然是不現實的，所以只能選擇荒漠、灘涂地和山區，而這些偏遠地區又會增加供電成本，且達不到充分利用日光的目的。光伏溫室可以很好地解決這一矛盾。

將光伏板安裝在溫室屋頂進行發電有4個好處：一是不占用耕地卻能在耕地范圍內發電；二是溫室可以繼續進行農業生產，能充分利用陽光；三是可以在任何地方進行發電，解決區域電力緊張的問題；四是有改造土地的功能，比如在灘涂地上建造光伏溫室，溫室內進行無土栽培或進行漁業養殖，就能很好地開發利用灘涂地。因此光伏溫室在土地利用率上的貢獻非常大。

4 光伏溫室的不足

①在溫室屋頂安裝的光伏板不能移動，溫室內的光照不能調節，而且溫室內光照減少是必然的事實，所以溫室內能種植的作物就受到了限制，品種選擇余地較小。

②光伏板與溫室的使用年限有所不同，這樣必然會造成其中一種的使用年限縮短，導致二次建造的日期提前。

③由于是兩個公司進行合作管理，在平時的運營管理上或多或少會產生一些矛盾，如果處理不好，合作就可能終止，引發后期的其他矛盾。

5 小結

光伏溫室在我國剛剛起步，就目前的政策和社會需求來看，前景十分廣闊。本文僅對其進行了簡單介紹，今后還需根據實際發電情況和溫室作物生長情況進行研究，使其具有更大的推廣價值。

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