談及太陽能光伏日益滲入普通民眾生活的應用問題，不得不提及“光伏農業大棚”。太陽能光伏大棚溫室是一種新型的溫室，是在溫室的部分或全部向陽面上鋪設光伏太陽能發電裝置的溫室，能供給棚內照明等所需電力，為農作物提供適宜的生長環境，剩余的電還能并網。如今，從光伏農業大棚“出世”的作物不僅可以有蔬菜瓜果，還可以是高山茶葉等。下面，跟隨本文來深入了解一下我們新鮮而又熟悉的光伏農業大棚。

　　一、背景介紹：

　　1、能源匱乏：我國的能源結構以煤為主，是世界上最大的煤炭消費國，相對于巨大的人口基數，面臨的能源資源形勢十分嚴峻。

　　2、環境污染：礦產資源能源等非可再生能源的生產和消費，對環境造成了極大的破壞和污染，節能減排形勢嚴峻。

　　3、電力緊缺：農業大棚地理位置以農村、郊區為主，電力等能源非常短缺，傳統電網難以到達這些地區。

　　4、國家政策：能源問題，農業問題越來越受到國家重視及相應的政策傾斜。《太陽能光伏產業“十二五”發展規劃》已將太陽能光伏生態大棚電站的模式劃定為BIPV（光伏建筑一體化）示范項目，享受國家財政補貼。

　　二、光伏農業大棚介紹：

　　光伏是將太陽光輻射能直接轉換為電能的新型發電系統。大棚的“升溫、保溫”一向是攪擾農戶的重點問題。“光伏農業大棚”，有望解決這一難題。由于夏季的高溫，在6-9月份眾多品類的蔬菜無法正常成長，而“光伏農業大棚”如同在農業大棚外表添補了一個分光計，可隔絕紅外線，禁止過多的熱量進入大棚；在冬季和黑夜的時候，則能禁止大棚內的紅外波段的光向外輻射，降低晚上溫度下跌的速度，起到保溫的作用。

　　“光伏農業大棚”能供給農業大棚內照明等所需電力，剩余的電還能并網。在“光伏農業大棚”離網體系中，可與LED體系相調配，白天發電保障植物的成長；黑夜LED體系可應用白天發的電，給植物供給光照。

　　三、系統原理：

　　組件：以半透明非晶薄膜為主，可以根據需要做透光度，亦可做柔性。

　　四、應用原理：

　　太陽光入射到地球表面包括：紫外線、可見光及紅外線。

　　紫外線占 7% （改變植物物質結構，具有破壞性）

　　可見光占 71% （提供照明、供植物光合作用）

　　紅外線占 22% （產生熱能）

　　農作物光合作用示意圖

非晶硅單結薄膜透光組件光譜透過率

　　太陽光譜在280 ~ 315nm時，對植物形態與生理過程的影響極小；

　　太陽光譜在315 ~ 400nm時，植物對葉綠素吸收減少，影響光周期效應，阻止植物莖伸長；

　　太陽光譜在400 ~ 520nm（藍光）時，植物對葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大，對光合作用影響最大；

　　太陽光譜在520 ~ 610nm時，植物對色素的吸收率不高；

　　太陽光譜在610 ~ 720nm（紅光）時，植物對葉綠素吸收率低，對光合作用與光周期效應有顯著影響；

　　太陽光譜在720 ~ 1000nm時，吸收率低，刺激細胞延長，影響開花與種子發芽；

　　太陽光譜大于1000nm時，太陽能將轉換成為熱量。

　　（以上數據具有普遍代表性，具體到某品種可能有差異）

　　總結：因此太陽光譜在400 ~ 520nm（藍光）和太陽光譜在610 ~ 720nm（紅光）這兩個區間最有利于植物生長。為了增加植物所需要的光譜，可以采用兩種方式：屋頂薄膜太陽能電池板和普通透明白玻璃間隔排列；采用LED燈補充植物需要的光譜，達到植物生長的光環境。同時，非晶硅薄膜太陽能組件發電需要的主要光譜為 600nm，對紫外線幾乎不透過，能有效阻擋紫外線對植物的生長影響。發電的同時確保植物光合作用有效進行，并起到有效的保溫作用。

　　五、建筑方案（利海宏威示例）：

　　六、光伏大棚溫室系統可選配置：

　　1、開窗系統（以達到通風降溫的效果）

　　例如 濕簾—風機降溫系統 ：利用水的蒸發降溫原理實現降溫目的。特制的濕簾能確保水均勻地淋濕整個降溫濕簾墻，當空氣穿透濕簾介質時，與濕潤介質表面進行水氣交換以實現對空氣的加濕與降溫。

　　2、噴霧系統（對于溫室不僅起灌溉作用，還可以起到降溫，調節濕度，葉面施肥等作用）

　　3、LED 植物生長燈（400 ~ 520nm--藍色的光線以及 610 ~ 720nm--紅色光線，對于光合作用最大。520 ~ 610nm--綠色的光線，被植物色素吸收的比率很低）。通過改變電流可以使LED發出不同顏色的光，LED還可以方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃綠蘭橙多色發光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變為橙色，黃色，最后為綠色。

　　葉綠素 a，b 的吸收峰

　　選擇藍紅 LED 燈，兩種波長的光線，覆蓋光合作用所需的波長范圍。藍色(470nm)和紅色(627nm)的 LED燈，可以提供植物所需的光線。

　　七、應用優點：

　　1.光伏發電效益

　　一部分對棚內設施供電，多余部分可以并網出售或蓄電池儲存夜間使用。

　　2.社會經濟效益

　　提高土地利用率：可以在向陽面和背陰面根據不同的光照條件配置以對光照要求不同的植物；較高的大棚可以構建立體農業，借用LED進行補光，例如在育苗時，可以把育苗床上架等。在一定的土地空間上，光伏農業大棚實現了農業作物經濟和能源發電效益的“雙贏”。

　　促進農民再就業：可以解決一部分農民以及40-60農村留守人員的就業。

　　農業高效規模化的示范作用：溫室大棚與屋頂技術相結合的光伏大棚，不僅可以保證棚內設施的正常運轉，還可以儲存雨水、雪水等循環利用，是集低碳、節能、環保、旅游于一身的新型高科技農業生態建設項目。

　　這極大地促進了傳統農業向工業化農業的發展，也對地區的農業發展起到了良好的示范作用。實現了農民、企業、政府的“多贏”局面。

　　觀光旅游和生態農業一體化：“光伏生態大棚”還可與旅游結合構建觀光農業，與社區農產品需求結合，構建社區農場，與市民體驗結合構建開心農場等集高效種植、農業科普、休閑觀光于一體的新型農業項目。

　　八、經濟效益分析：

　　目前我國政策為：

　　金太陽工程補貼：約11元/W

　　光伏建筑一體化補貼：7.5元/W

　　農業清潔能源補貼：上限10元/W

　　分布式光伏電價標準：1元/kwh

　　《太陽能光伏產業“十二五”規劃》已將太陽能光伏生態大棚電站的模式劃為光伏建筑一體化示范項目，享受國家財政補貼，根據電費收入、作物利潤等，華盛綠能、保定天威、東方日升等進軍光伏大棚的公司給出的結論是—6-8年收回成本。光伏大棚的經濟效益主要由光伏發電并網補貼和農作物經濟效益構成。一般農業蔬菜大棚造價不超過100元/平方米，而光伏農業大棚造價目前大概為每畝15萬元。