光伏温室大棚即将开创农业工厂化新时代

光伏温室大棚即将开创农业工厂化新时代太阳能屋顶计划着力突破与解决光电建筑一体化设计能力不足、 光电产品与建筑结合程度不高、 光电并网困难、 市场认识低等问题。 太阳能屋顶计划综合考虑经济性和社会效益等因素， 现阶段在经济发达、 产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、 光伏幕墙等光电建筑一体化示范； 积极支持在农村与偏远地区发展离网式发电， 实施送电下乡， 落实国家惠民政策。 该工程是国家旨在促进光伏发电产业技术进步和规模化发展， 培育战略性新兴产业的一项政策。 “金太阳示范”工程是继中国政府在 3 月出台对光电建筑每瓦补贴 20 元政策之后的又一重大财政政策， 将适时地推动中国光伏发电项目的发展。 国家政策的出台， 有效拉动了国内市场的光伏应用需求，由此带动了我国光伏发电的大规模应用。我国的温室大棚面积世界第一， 除了中小拱棚等简易设施外， 日光温室、 塑料大棚的建筑面积高达 200 多万公顷以上。温室就是充分利用太阳能的节能建筑。 温室设计时的屋面倾角充分考虑了太阳入射角， 可以最大限度的利用太阳光对温室进行加温， 而且还要保证室内作物进行正常的光合作用。 太阳光的光热资源在温室的合理利用保证了蔬菜等园艺作物的正常生产， 也为北方冬季吃到新鲜的蔬菜作出了巨大贡献。对于光伏产业来说，如果能将这些透光屋面充分利用，不仅可以节约大量的土地资源， 还可以利用温室本身作为光伏发电建筑基础。 产生的电力资源可以直接提供给温室内的照明灯、 补光灯、 卷帘机、 灌溉设备、 植保设备等使用。还可以供给周围居民和农户生产和生活使用。但是， 众所周知， 蔬菜等园艺作物生产相对于传统粮食农业生产， 具有一定的比较效益， 但总体产值并不高。 对于投资巨大的光伏发电组件来说， 在温室大棚的 发 展前景如何， 仍然需要 积极 探索和科 学研 究。 所以， 温 室大棚即 将进 入光伏 发电时 代的判 断 仍然言之 尚 早。在 寿 光市洛城街道 见 到一 个 特殊的冬暖式蔬菜大棚。乍一看 ,这个 大棚 与 普通大棚 没 有 两样 ,里面 种 着 黄 瓜、 青 椒、西 红柿 ,叶子翠 绿 ,果 实 累累。但仰 头 仔 细观 察 ,就感 觉 出了不同普通大棚覆盖的是薄膜 ,而 这个 大棚的棚 顶 是白橙相 间的透明薄膜太 阳 能光伏玻璃和太 阳 能薄膜 电 池板。这 是 寿 光 华 天新能源科技集 团 建成的薄膜光伏太 阳 能 发电试验 大棚。 集 团 董事 长 李岐周告 诉记 者 ,棚 顶 的橙色部分是太 阳 能薄膜 电 池板 ,由于 这种电 池板的材质 是 双 面透明 导电电极 及半透明非晶硅 ,所以仍可以透 进 部分光 线 ,既满 足了植物生 长 的需要 ,又 实现 了光 电转换 ,增加了 电 力。 李岐周 说 ,装有透明薄膜太 阳 能光伏玻璃和太 阳 能薄膜 电 池板的大棚冬暖夏凉 ,冬天和夜 晚 棚 顶 不用再 铺设 草席。其使用 寿 命能 达 到 25 年 ,而普通大棚薄膜的使用年限 仅 1 年。据 测 算 ,一 块发电 板平均每天能 发电 0.7 度 ,这个 占地一 亩 的大棚 ,一年理 论 上能 发电 42100 度。 寿 光有 40 万 亩 大棚 ,如果十分之一的大棚用上 这项 新技 术 ,一年就能 发电 16 亿 多度。这 一系 统 的 运 用， 充分利用了 农 地低成本 发电 ， 同 时 ， 薄膜的使用又不影 响农 作物光合作用所需的 红 光穿透， 能提高大棚 温 度， 促 进 冬季作物快速生 长 。 此外，由于使用了 LED 的 红 光照射， 还 可以延 长 日照 时间 ， 缩 短生 产 周期，提高产 品 产 量及品 质 。 尽 管 这种 新模式看上去很美， 但也不无 风险 ， 如其中的 关键 部分透明薄膜太 阳 能 电 池的效率目前存疑， 再加上 电 站投 资 成本 很高， 因此， 光伏投 资 界人士表示， 这种 模式很有吸引力，但其市 场 前景目前 并 不十分明朗。低 碳农业 新模式“ 与 晶硅 电 池不同， 薄膜太 阳 能 电 池是透光的， 以前主要用在太 阳 能 电 站和建筑 领 域， 从 去年 开 始拓展到 农业 上 来 。” 张 一熙 说 。根据 专 家介 绍 ， 其 应 用， 具体而言就是 将传统 的日光 温 室的南面的屋面 换为一 层 薄膜太 阳 能板。其 优 点之一在于薄膜太 阳 能 电 池不 仅 透光， 而且 温 度系 数 低， 因此由 环 境 温度升高引起的 电 池效率低 并 不明 显 ， 由于非晶硅材料的吸收系 数 在整 个 可 见 光范围内 ， 所以在 阴 天雨天和 雾 天也有很好的表 现 。 所以， 薄膜太 阳 能 电 池比晶硅 电池的日 发电 量多出 10左右。“理 论 上 来讲 ，薄膜太 阳 能 电 池 发 的 电 ，可以 满 足棚 内 植物照明 补 光的需求。 ”神 农创 始人金湘范 对 本 报记 者表示，“ 传统 上， 农业 大棚在冬季仍受 环 境 温度影 响 ， 需要通 过 燃煤等措施 进 行保 温 ， 这 就大大克服了 传统农业 大棚的弊端。 ”据了解， 薄膜太 阳 能 农业 大棚 还 可以通 过 薄膜分光技 术 ， 将 太 阳辐 射分 为 植 物需要的光能和用于太 阳 能 发电 的光能， 既满 足了植物生 长 的需要， 又 实现 了光 电转换 ，增加了可再生能源， 这样 就大大突破了 传统农业 生 产 受 时间 和空 间 的制 约 。一位 农业专 家告 诉记 者，“薄膜太 阳 能 电农业 大棚的光照和 温 度的控制，使作物彻 底 摆脱 了季 节 的 约 束， 可以全天不 间断 地 进 行生 产 ， 与传统 的大棚或者 温 室相比，使得 农 作物的生 长 周期大大 缩 短。”据了解， 中 国 有 64 万公 顷 的蔬菜大棚， 如果薄膜太 阳 能 电 池能 够 大 规 模推广，或 将产 生巨大的市 场 价 值 。“建 设 一 个 0.5 公 顷 的薄膜太 阳 能 农业 大棚需要投 资 80 万，可使用 20 年。如果在其中 种 植 750 棵 藻 树 ，生 产运营 成本 为 30 万，每七天可收一次，每年大约 可 产 生 60 万的收益，利 润为 26 万，大 约 3.1 年可收回成本。”薄膜太 阳 能大棚的推广， 其效益不 仅 在于大棚本身， 而且可以 带动 周 边农业市 场 。 他以牙苗菜 这种 具有深加工价 值 的 经济 作物 为 例， 一 个 八 亩 的薄膜 农业 大棚，大 约 每年需要 1200 亩 土地 来为它 提供生 产 所需 种 子， 这样 在一 线 城市周 围的配套耕地价 值 就大大提高。由于薄膜太 阳 能 农业 大棚模式 刚刚启动 ， 而且多 为 示范 区 ， 目前 还没 有大 规模推广， 还 存在 诸 多疑 问 。对 薄膜太 阳 能 农业 大棚 发 展至 关 重要的分光技 术 ， 现 在也 刚刚 起步。 目前大部分薄膜 电 池是不透光的， 或者透光率很低， 在有了好的分光技 术 之后， 也要考 虑 分光技 术与种 植和 养 殖 种类 的 结 合， 什 么样 的 结 合最 为 有效， 投入 产 出最高， 目前这 些都在探索之中，也 没 有很好的答案。最 为 致命的是，透光率高了， 发电 效率就低了， 这两 者不可以兼得 。目前，透明薄膜太 阳 能 电 池无法回避 这 一 问题 。 此外， 国 家 对 薄膜太 阳 能 农业 大棚 电 站的 补贴 不高，也是影 响这 一示范 项 目推广的重要因素。太 阳 能光 谱与 植物光合作用的 关 系正在 举办 的上海世博 会 上，太 阳 能光伏 发电 技 术 被 应 用到中 国馆 、德 国馆 、法 国馆 、城市未 来馆 等多 个场馆 。很多人印象中， 利用太 阳 能 发电 ， 就要在空 旷 的地方或建筑物的房 顶竖 起收集太 阳 能的 电 池板。 蔬菜大棚的屋 顶变 成了太 阳 能 发电场 ， 棚 顶发电 ， 棚 内种 菜。无土栽培方式主要有水培和基 质 栽培，即用人工合成的 营养 液或粉末 种 菜。无土栽培需要用 电来对营养 液和基 质进 行循 环 使用， 多 层种 植 则 需要 红 、 蓝 灯光给 蔬菜 补给 光 线 ，如果是在光伏 温 室，用 电 就不是 问题 。