光伏太阳能温室

　太阳能光伏大棚温室是一种新型的温室，是在温室的部分或全部向阳面上铺设光伏太阳能发电装置的温室，它既具有发电能力，又能为一些作物或食用菌提供适宜的生长环境。经过大约5 年时间的研究和推广，此类温室在山东、浙江等地已有少量在生产上应用，更多的地区则正计划应用此类大棚温室。鉴于人们对其认识存在一些偏差，甚至错误的规划、建造和使用，在此，笔者谈谈个人的看法，希望能给大家提供一些参考。
　　1　太阳能光伏大棚温室的种类

1.1　按照结构分类
　　光伏太阳能温室有两种类型，一种类似于传统的日光温室，带有保温性能良好的墙体，在采光面上安装有光伏太阳能电池板，称为光伏太阳能日光温室（图1）；另一种类似于传统的连栋温室，屋顶向阳面安装有光伏太阳能电池板，墙体透明，以薄膜、玻璃或阳光板为墙体材料，保温性较差，称为光伏太阳能连栋温室（图2）。对于大多数地区而言，鉴于发电与植物生长的矛盾，光伏太阳能温室适合在夏季强光月份应用，而不适合在冬季弱光月份用，也就是说在低温季节不能既发电又进行农业生产。故而在大多数情况下，只适宜建造光伏太阳能连栋温室。但在西藏、青海等地白天光照强、夜间温度低的特殊条件下，更适于设计建造光伏太阳能日光温室。
1.2　按照遮光程度分类
　　光伏太阳能温室有全遮光型和部分遮光型两种类型。全遮光型多为日光温室结构类型，温室内几乎没有光照，温度变化较为平衡，适合种植食用菌类产品。部分遮光型包括全部的太阳能连栋温室和一些光伏太阳能日光温室。其光伏太阳能电池板的排列差异较大，从遮光面积比例来看，20% ～ 80% 不等。在光伏太阳能日光温室上，电池板在采光面后部排列较多，而前部相对较少或没有，遮光带更多的分布在后墙上，这样更有利于植物生长；在光伏太阳能连栋温室上，电池板一般在每个屋顶的向阳面上，而背阳面没有，电池板块之间呈马赛克状排列。较的电池板本身就呈马赛克状（图3），较的玻璃或薄膜具有散射光特点，这两点都能使温室内的光照变得相对均匀一些，甚至接近或达到无影效果，以利于温室内植物生长。具有一定透光率的薄膜电池也具有同样的效果。
　2　光伏太阳能温室的优点
　　① 温室表面加装太阳能电池板，使温室具有了发电功能，能够更充分地利用太阳能。
　　② 同一片土地上实现了发电与种植同时进行，节约了土地资源，在很大程度上解决了光伏发电与种植业争地的矛盾。
　　③ 能够防风和减少蒸发，可以将蒸发量太大或风沙过大造就的不毛之地变为保护条件下的可耕地。如沙漠地区、西北干旱地区等。
　　④ 实现一室多用，在条件艰苦的地方除了能供电和进行农业生产外，还具有防风、防雨、防雪、防雹、生产淡水、收集降水等更多功能，可以拓展应用到生活、养殖等更多方面。
选择合适的电池组件
　　太阳能光伏电池组件有单晶硅、多晶硅、非晶硅等多种不同的材料，同时，又有电池板和薄膜电池之分，还有不透明与半透明的区别。光伏电池的使用寿命多在20 年以上。单晶硅电池在发电效率和使用寿命方面都比较好，但成本较高，因此目前面向温室开发的电池组件主要是多晶硅和非晶硅的。现在光伏太阳能温室所用的电池板，多有单层或双层玻璃保护，总厚度3.0 ～ 6.5 mm。电池板在接受阳光照射时会产生的热量，在无雹灾风险的地区或主要围绕夏季种植的温室来说，其前板的厚度可以减小，以利于将这些热量向外散发；而在主要围绕冬季种植的温室上，则应加大前板的厚度、减小背板的厚度，甚至以薄膜取代背板，以便更多地将这些热量保留在温室内，充分利用。

　　3　光伏太阳能温室的缺点
　　① 太阳能电池板不可以随季节变化而拆装，在光照较少的季节，发电与植物生长争光，矛盾较大。
　　② 建造成本非常高，回收期较长，不适合小规模的家庭经营。
　　③ 对种植的植物要求较高。一般不适宜种植喜光的植物，尤其是光伏太阳能日光温室，可以种植一些不太需要高温强光的叶菜等作物，甚至是一些不需要见光的作物，如食用菌。
　在纬度偏高的地区建造光伏太阳能温室
　　一般来说，纬度在40°以上的地区，其年日照时数偏少，在同样的规划建设下，年发电量会较少，同时纬度越高则冬季温度越低，对温室中的种植业限制越大。因此，总体上难以设计合理的遮光率和安排合理的种植项目。原来的温室蔬菜种植区，多集中在北纬30°～ 40°之间，如山东、河北、甘肃、新疆、北京、河南等地，主要是在冬季种植喜温蔬菜，而光伏太阳能温室中的光照变少，所以要改变种植季节或种植种类，并安排与光照强度相适应的种植密度。以种植的种类为例，黄瓜、苦瓜等需要较强的光照，而种植辣椒对光强的要求就稍低些，菠菜、芹菜等对光强的要求更低，食用菌类则基本不需要光照，或需要的光照越少越好。
　　4　在光照条件较差的地方建造光伏太阳能温室
　　我国有些地方，虽然纬度不高，但阴天较多，年日照量少，不适合建造光伏太阳能温室。比较典型的如贵州省，“天无三日晴”的说法与实际情况基本一致，年日照时数仅1300 小时左右。
　　5　两种似是而非的光伏太阳能温室
　　在现实的设计应用中，有两种温室与本文所说的光伏太阳能温室相似，一种是将太阳能电池板放置在温室前面的平地上，另一种是将太阳能电池板放置在日光温室宽大的后墙顶上。这两种温室只是把电池板与温室简单的放置在一起，并没有紧密的结合，因此，它不具备本文所说的光伏太阳能温室的优点，也不存在所述的缺点。