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光伏农业大棚生态农业论文

发布时间:2015/3/4 10:31:50   阅读:

一对生态农业的影响分析

目前对太阳能发电方面研究较多的为地面光伏发电项目,光伏农业大棚发电项目起步较地面光伏发电项目晚,对其研究相对较少,国外对其研究最多的属欧洲和日本,但研究内容多趋向于对光伏组件与大棚的结合方式、光伏组件类型及发电效率等方面,如荷兰Wageningen大学、日本学者Yano及意大利企业的研究。针对发电项目对生态农业影响研究很少,日本学者Yano比较了太阳能电池板直线布置和上下间隔布置对温室室内光照和发电量的影响,国内昝锦羽等人就光伏温室大棚内温度进行了模拟研究。本文从光伏大棚发电项目对大棚的结构、大棚内农作物光合作用及大棚内温度的影响等方面综合分析。

1对大棚结构的影响

1.1普通农业大棚支架

普通农户自建大棚主要组成是用竹木杆、水泥杆、轻型钢管或管材等材料做骨架,做成立柱、拉杆、拱杆及压杆,其棚型结构可分为竹木结构、钢材结构和竹木、钢材、水泥构件等多种材料的混合结构。

1.2光伏大棚支架

在选择太阳能光伏支架时,一般均要考虑到风荷载对支架强度的影响及外界环境对太阳能光伏支架的腐蚀作用,因此,对太阳能光伏支架所选用材料需进行特殊工艺加工,以加强支架抗腐蚀能力,从而让支架达到预期使用寿命。目前较为流行的光伏支架为采用热浸Zn处理过的优质钢件。可见,与普通农业大棚相比,光伏农业大棚的抗风、雨、雪,抗腐蚀能力大大提高,具有较高强度和抗腐蚀性,可减轻自然灾害对植物伤害,有助于农产品品质提高。

2对植物光合作用的影响

2.1太阳光谱对植物生长的影响

太阳辐射光谱随波长分布分为紫外线区、可见光区、红外线区。紫外线占太阳能光谱7%,波长小于400nm;可见光占71%,波长介于400nm~760nm之间;红外线占22%,波长大于760nm。叶绿素作为植物体内最丰富的色素,其最善于吸收红光和蓝光。园艺学家认为440nm的蓝光对于植物叶片和根系的生长具有极其重要的作用,600nm~700nm的红光有利茎的生长,并促进植物的开花和叶绿素的形成。而绿光部分被例如胡萝卜素和叶黄素之类的其它色素所吸收,然后将其用于光合作用,但大部分绿光将被反射以显示叶片特有的叶绿色。还有许多其它复杂生长过程需要来自于光谱中不同区域光的照射。

2.2多晶硅太阳能电池板对太阳辐射的响应

2007年九江学院王殿元等人对硅太阳能电池光谱响应范围进行了研究性实验,测量了不同波长光谱下太阳能电池板的短路电流,并对数据进行处理,获得电池的相对光谱响应曲线。从该研究结果可看出,硅太阳能电池对不同波长光线均有响应,但最主要的响应范围为800nm~900nm,即硅太阳能电池对不同波长光线均有不同程度吸收,但吸收最多的是波长在800nm~900nm之间的光。对比植物光合作用最活跃的光谱范围与硅太阳能电池对光谱的响应范围可知,硅质太阳能电池板吸收最多的太阳光光谱波长在农作物光合作用活跃范围之外,即这部分光谱对农作物的光合作用没有实质性意义。因此,太阳能电池板铺设对大棚内植被影响较小。

二对大棚内部温度的影响

传统蔬菜大棚在夏天高温时棚内温度可达50℃以上,大部分蔬菜在夏天无法种植。2014年昝锦羽等人对光伏大棚内温度进行过模拟,模拟结果表明,白天棚内温度大部分情况下低于棚外温度,夜间棚内温度高于棚外温度,即太阳能电池板在夏季和中午能阻止过多热量进入大棚,抑制大棚内温度过度上升,在冬季和夜晚时,则能避免温室内热能流失,降低晚上温度下降速度,可有效起到冬季和夜晚保温作用。

三结语

光伏农业科技大棚相比普通农业大棚,其运行对生态农业有有利影响,也有不利影响。有利影响有:a)光伏农业科技大棚从大棚支架的材质上,较普通农业大棚更坚固,更能抵御自然灾害破坏;b)光伏农业大棚解决了普通大棚头痛的保温、升温的问题。不利影响主要为微弱的遮光影响。但这种影响较小,可通过选择不同喜光类型的植物及采用LED灯补光措施来减缓这一影响。光伏农业科技大棚对生态农业的影响利大于弊。

作者:杨月梅曹艳芳王淼单位:中国辐射防护研究院

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