光伏温室发展前景广阔

柴江权　夏明建

导读：光伏温室是一种将光伏板安装在温室屋顶，可同时进行光伏发电和农业生产的新型温室。其将光伏发电和农业生产有机结合起来，不仅解决了土地资源紧缺的问题，还实现了多重收益。具有节约温室建造成本、缓解温室内的温度骤变的优势，而且还能生产清洁能源、提高土地利用率，前景十分广阔。

近年来，我国的光伏产业发展十分迅速，装机容量不断突破，预计到2015年可达到500万kW，到2020年可达到2 000万kW。但光伏发电同时也存在着用地面积大、单位土地效益低和土地资源供应紧张的问题。现代农业是一个朝阳产业，特别是设施农业发展前景广阔。我国的温室、大棚等农业设施总量早已达到了世界第一。这类设施基本上建在地势平坦的地方，且顶上无遮挡，如果在温室顶上安装光伏板，将其改造成光伏温室，将光伏发电和农业生产有机结合起来，不仅可解决土地资源紧缺的问题，还可以实现多重收益。

1 光伏温室的概念

光伏温室是一种将光伏板安装在温室屋顶，可同时进行光伏发电和农业生产的新型温室。按照光伏板的铺设方式可以分为全铺式光伏温室、半铺式光伏温室和间铺式光伏温室。

全铺式光伏温室将温室屋顶两面全铺上光伏板，使发电用光达到最大。温室内靠电照明，温室内可种植厌光性植物或者食用菌等。

半铺式光伏温室将光伏板铺在温室南面，留北面为温室内作物提供光照。这样的温室有日光照射，但大部分强光用于发电，温室内的光照不强，因此可以种植对光照需求不高的植物。

间铺式光伏温室是将光伏板的间距拉大，或间隔排列铺设的温室。温室内的光照只较全光照弱一些，可以种植大部分的园艺作物，但发电量较少。

2 光伏温室的设计建造

光伏温室的设计首先应考虑温室的主要功能是光伏发电还是农业种植，然后根据温室功能定位进行类型的选择和设计，在设计中应遵循发电效益和农业收入最大化原则。本文所论述的光伏温室主要是适用于江、浙、沪等长江中下游地区的半铺式连栋光伏温室。

温室的走向与常规温室相同，都是东西延长，坐北朝南，根据保温通风的需要，可以适当偏西或偏东。温室的长度一般设计为40 m，脊高为5 m，肩高为2.5～3.0 m，单栋跨度为7～8 m，光伏板的安装倾角为30°左右。两个温室之间的前后距离为10 m，左右距离4 m。若要增加采光 ，可以适当增加温室的高度、增大温室间的距离。

由于光伏板比一般的覆盖材料重，还要考虑到雪载、风压等因素，所以在温室建造材料上应选用较粗的钢材，以提高温室的荷载能力。可以选用H型钢为主的钢架，沿屋面方向每3～4 m布置一椽。

温室的覆盖材料可以根据投入成本多少来选择。一般可以选择薄膜作为覆盖材料，其成本低、透光率好，很适合大面积使用。如果成本预算充足，可以选择玻璃、玻璃钢、阳光板等作为覆盖材料。

3 光伏温室的优势

3.1 节约温室建造成本

成本是制约温室发展的一个重要因素。目前国内大面积使用温室进行农业生产的都是一些实力比较雄厚的中、大型企业，小企业和个人只能使用建造成本相对低廉的农用大棚。相对于温室，大棚存在使用寿命短、棚内操作较困难且棚内温湿度难以控制等缺点。那么如何降低温室的建造成本，让更多的农民和企业能够使用温室呢？将光伏发电与温室相结合而建造光伏温室是一个可行的办法。

建造光伏温室可以与电力公司合作，由电力公司提供光伏板并支付一定的费用作为光伏板的支架和基础费用，土地使用费由双方共同承担，生产出的电属于电力公司。这样可使常规温室造价（100元/m2左右）减少40%～50%，大大减少温室建造者的投入，同时电力公司也减少了安装光伏板的人工费用，并在一定程度上节约了基础建设费用。同时，农业温室每年还可以向光伏电厂收取一定的棚顶租赁费，增加农业收入，二者达到双赢。

3.2 缓解温室内的温度剧烈变化

控制温度是建造温室的最大目的，然而目前的温室如果不使用加温、降温设备，依然不能解决夏热冬冷、昼热夜冷的局面，而光伏温室可以有效解决这一问题。

在夏季阳光强烈的时候，安置在温室屋顶的光伏板能起到遮荫的作用，功能相当于遮阳网，可以有效减少温室阳光的射入量，防止温室内温度过度升高。在冬季和黑夜里，光伏板又能起到阻挡温室内红外线波段辐射的作用，从而保持温室内的温度。

3.3 生产清洁能源

我国的能源结构以煤为主，是世界最大的煤炭消费国。燃煤发电不仅会向大气排放大量的二氧化碳，还会伴随着微颗粒物的排放，严重污染大气。在污染日益严重，世人渴望开发新的无污染能源时，日光、水力、风力、潮汐等发电形式就成了首选。而相对于其他方式，日光更加普遍，利用也更加方便，光伏发电必然会成为一种新的流行趋势。

同时，光伏产生的电可直接用于温室的日常管理，如喷灌设施用电、照明用电、补光用电等，这样还可减少温室运行成本。

3.4 提高土地利用率

我国的土地面积有限，人均耕地面积极少。如果单纯为了光伏发电而占用耕地，这显然是不现实的，所以只能选择荒漠、滩涂地和山区，而这些偏远地区又会增加供电成本，且达不到充分利用日光的目的。光伏温室可以很好地解决这一矛盾。

将光伏板安装在温室屋顶进行发电有4个好处：一是不占用耕地却能在耕地范围内发电；二是温室可以继续进行农业生产，能充分利用阳光；三是可以在任何地方进行发电，解决区域电力紧张的问题；四是有改造土地的功能，比如在滩涂地上建造光伏温室，温室内进行无土栽培或进行渔业养殖，就能很好地开发利用滩涂地。因此光伏温室在土地利用率上的贡献非常大。

4 光伏温室的不足

①在温室屋顶安装的光伏板不能移动，温室内的光照不能调节，而且温室内光照减少是必然的事实，所以温室内能种植的作物就受到了限制，品种选择余地较小。

②光伏板与温室的使用年限有所不同，这样必然会造成其中一种的使用年限缩短，导致二次建造的日期提前。

③由于是两个公司进行合作管理，在平时的运营管理上或多或少会产生一些矛盾，如果处理不好，合作就可能终止，引发后期的其他矛盾。

5 小结

光伏温室在我国刚刚起步，就目前的政策和社会需求来看，前景十分广阔。本文仅对其进行了简单介绍，今后还需根据实际发电情况和温室作物生长情况进行研究，使其具有更大的推广价值。

参考文献

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[3] 简火仔.光伏农业带来光明未来[J].江西农业，2013（5）：18.

[4] “光伏”助推传统农业进入新时代[J].农业工程技术：温室园艺，2013（7）：66-68.