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　　近些年來，隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深化調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，以科技、高效、安全、環(huán)保和多功能為標(biāo)志的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)項(xiàng)目蓬勃發(fā)展。

　　通過安裝太陽能組件發(fā)電和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的跨界組合，光伏農(nóng)業(yè)大棚在有效利用太陽能資源，產(chǎn)出清潔綠色能源的同時(shí)，開啟了現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)的一種新型發(fā)展模式。光伏農(nóng)業(yè)科技大棚是分布式光伏應(yīng)用的一種新的模式，也是中國溫室園藝產(chǎn)業(yè)近年來興起的一種新型設(shè)施結(jié)構(gòu)形式。光伏農(nóng)業(yè)科技大棚是一種與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，棚頂或棚后間距太陽能發(fā)電、棚內(nèi)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型光伏系統(tǒng)工程，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種新模式。它通過建設(shè)棚頂或棚后間距光伏電力工程實(shí)現(xiàn)清潔能源發(fā)電，最終并入國家電網(wǎng)，同時(shí)在棚下將光伏科技與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有機(jī)結(jié)合，發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)，探索農(nóng)作物生產(chǎn)安全高效新模式，有效地利用有限的資源、空間，提高單位土地經(jīng)濟(jì)效益。

　　自2007年以來，荷蘭、日本、美國等國際設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國家均把光伏溫室作為實(shí)現(xiàn)溫室低碳、高效生產(chǎn)的重要手段，集中力量進(jìn)行技術(shù)研究或示范建設(shè)。

　　2009年以來，受國家設(shè)施園藝和“金太陽工程”等促進(jìn)政策及光伏企業(yè)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化需求的驅(qū)動(dòng)，中國在山東、河北、江蘇、江西等已開展了光伏溫室的探索性建設(shè)，并在2012年以后處于一種加速發(fā)展的狀態(tài)。國家“十二五”規(guī)劃明確提出將大力發(fā)展光伏等新能源產(chǎn)業(yè)。國家能源局正式下發(fā)國能新能(2015)73號文件，發(fā)布《2015年光伏發(fā)電建設(shè)實(shí)施方案》。方案提出，鼓勵(lì)結(jié)合生態(tài)治理、設(shè)施農(nóng)業(yè)、漁業(yè)養(yǎng)殖、扶貧開發(fā)等合理配置項(xiàng)目，鼓勵(lì)通過競爭性方式配置項(xiàng)目資源，選擇技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)的企業(yè)參加項(xiàng)目建設(shè)，促進(jìn)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)下降，對降低電價(jià)的地區(qū)和項(xiàng)目適度增加建設(shè)規(guī)模指標(biāo)?！短柲芄夥a(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》已將太陽能光伏生態(tài)大棚電站的模式劃定為BIPV(光伏建筑一體化)示范項(xiàng)目，享受國家財(cái)政補(bǔ)貼。

　　近幾年來，中國建成及在建的光伏溫室占地幾十萬余畝，裝機(jī)功率不下GW，類型主要有光伏日光溫室、光伏塑料大棚及光伏連棟溫室等。本文主要對國內(nèi)現(xiàn)有的光伏溫室技術(shù)進(jìn)行分析，對光伏溫室類型進(jìn)行歸納、并對溫室建造及特點(diǎn)進(jìn)行分析。

　　一、光伏溫室類型

　　按照溫室大棚結(jié)構(gòu)類型主要有光伏單棟大棚及光伏連棟溫室之分。

　　(一)單棟光伏溫室

　　1、光伏蘑菇棚

　　典型的蘑菇棚寬6~7m，長度可為30m、45m及60m等?；A(chǔ)由紅磚砼組成，房內(nèi)地面用水泥抹平出光。房外散水坡為水泥砼。墻板為厚雙面鐵皮巖棉板，房內(nèi)骨架為鋼結(jié)構(gòu)。主立柱、斜梁架、前后檁條為熱鍍鋅方管，房面檁條為C型鋼材，其余材料為熱鍍鋅方管和角鐵，門窗為鋁合金質(zhì)?；A(chǔ)上面設(shè)有立柱預(yù)埋鐵，梁架焊接處用防銹漆處理。

　　功能：蘑菇棚主要用于平菇、木耳等袋裝菌類的立體養(yǎng)殖，也可作為養(yǎng)蠶棚使用。

　　特點(diǎn)：由于食用菌較喜陰，把食用菌大棚和光伏做結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化，但適用性能單一。

　　2、陽光房式光伏大棚

　　與光伏蘑菇棚類似，南側(cè)以發(fā)電組件和專用附框與鋼骨架柔性連接;北側(cè)屋頂部位采用普通夾膠玻璃;南北側(cè)立面采用鋼化大板玻璃，房內(nèi)骨架為鋼結(jié)構(gòu)。

　　功能：四周為透明材料，有散射光進(jìn)入，適宜種植耐陰作物，是觀光旅游和生態(tài)農(nóng)業(yè)一體化的智能型新型農(nóng)業(yè)大棚。

　　特點(diǎn)：此類型大棚成本較高，但裝機(jī)量大，可添加的其他可選輔助設(shè)備多，可建成觀光旅游和生態(tài)農(nóng)業(yè)一體化的智能型新型農(nóng)業(yè)大棚。

　　2、簡易式光伏大棚

　　頂棚隱框單坡采光頂結(jié)構(gòu);主鋼結(jié)構(gòu)為鋼桁架形式;前后鋼結(jié)構(gòu)立柱基礎(chǔ)用鋼筋混凝土基礎(chǔ);頂棚支撐結(jié)構(gòu)的主次檁條方格布置形式。

　　此類型大棚成本和裝機(jī)量適中，可選安裝的智能設(shè)備不多，屬于經(jīng)濟(jì)適用型大棚。

　　2、冬暖式光伏日光溫室

　　冬暖式光伏日光溫室，主要材料包括：土墻體、鍍鋅鋼管、水泥立柱、鋼絲、鐵絲、兩山及棚前后地錨坑及地錨線、地錨磚、草簾、卷簾機(jī)、卷簾機(jī)支撐梁架、卷簾桿、法蘭、其他配件焊接及安裝、后坡膜、后坡無紡布、護(hù)坡無紡布、頂后砌立柱、磚、棚面薄膜、棚面覆膜、粘膜、穿膜鋼絲、放風(fēng)帶、放風(fēng)線、放風(fēng)滑輪組、防風(fēng)膜、壓膜繩、卷膜繩、保溫被、溫室門洞等，后部安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。

　　功能：一般用于蔬菜的反季節(jié)種植，也可用于高檔苗木花卉的集中培育。

　　特點(diǎn)：冬暖式光伏日光溫室在標(biāo)準(zhǔn)日光溫室的基礎(chǔ)上增加光伏發(fā)電部分，將光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)溫室有機(jī)結(jié)合，既不多占土地，也不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn);溫室造價(jià)成本較低，裝機(jī)量適中，基本無附加智能設(shè)備。

　　2、光伏拱棚

　　拱棚是指頂部呈弧形、上面覆蓋塑料膜的農(nóng)業(yè)大棚，一般是由鍍鋅鋼管和水泥柱建成。典型的光伏拱棚棚長90m，寬10m，肩高1m，頂高2.5m。棚的梁距為1m，為了棚體堅(jiān)固設(shè)主梁和輔梁。主梁在原梁架的基礎(chǔ)焊接一平梁并設(shè)連接斜撐，每一架主梁間用2架輔梁。在棚的肩下設(shè)放風(fēng)口，放風(fēng)口下邊距地面30cm處設(shè)裙膜，放風(fēng)口的啟功采用手搖卷膜器。壓膜槽簧固定主膜和裙膜，棚的兩山專門設(shè)計(jì)堅(jiān)固美觀，在路一頭設(shè)立吊門一個(gè)，上面有吊軌，下面設(shè)有吊軌;每個(gè)山的兩邊和肩下設(shè)一斜拉管加牢。兩邊設(shè)有地錨，優(yōu)質(zhì)尼龍繩固定。

　　功能：拱棚用途廣泛，可用于一年四季培育種植蔬菜、秧苗、經(jīng)濟(jì)林果、苗木等，也可用于禽類養(yǎng)殖。

　　特點(diǎn)：棚體結(jié)構(gòu)簡單、建造和拆裝方便，一次性投資少，采光好，適合機(jī)械化耕作?？筛鶕?jù)選擇材料與跨度的不同及種植作物的區(qū)別，選擇建造有立柱或無立柱的模式。拱棚適合南方地區(qū)及北方春、夏、秋季節(jié)的種植。

　　(二)連棟光伏溫室

　　1、光伏文洛式智能溫室

　　文洛式智能玻璃溫室也稱作自動(dòng)化溫室，由溫室結(jié)構(gòu)、覆蓋材料、自然通風(fēng)系統(tǒng)、濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)、內(nèi)遮陽保溫系統(tǒng)、頂部開窗、育苗噴灌、移動(dòng)苗床、結(jié)露水收集、控制系統(tǒng)、光伏組件系統(tǒng)等組成，是基于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境的高科技“智能”溫室。智能玻璃溫室的控制一般由信號采集系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)三大部分組成。智能玻璃溫室鋼結(jié)構(gòu)材料選用符合Q235國標(biāo)的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。鋼材部件和緊固件均按《GB/T1912-2002金屬覆蓋層鋼鐵制品熱鍍鋅層技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

　　功能：智能玻璃溫室一般建于綜合性現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)，用于保障園區(qū)種苗供給，是整個(gè)園區(qū)新技術(shù)、新成果的引進(jìn)、示范、推廣中心，也是體現(xiàn)園區(qū)科技水平的示范窗口。

　　特點(diǎn)：① 采光面積大，光照均勻;② 使用時(shí)間長、強(qiáng)度比較高;③ 具有極強(qiáng)的防腐性、阻燃性;④造價(jià)較高，遮光后實(shí)用性差。

　　2、不對稱連棟光伏溫室

　　類似于傳統(tǒng)的文洛式智能玻璃溫室，屋頂向陽面安裝有光伏太陽能電池板，墻體透明，以薄膜、玻璃或陽光板為墻體材料，屋脊呈人字形。

　　一、光伏溫室技術(shù)現(xiàn)存問題

　　中國光伏溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭極為迅猛，由于缺乏必要的政策引領(lǐng)、技術(shù)規(guī)范、行業(yè)自律，在快速擴(kuò)張的背后顯現(xiàn)出諸多問題，需要引起業(yè)內(nèi)重視。

　　1、前期投入成本很高，農(nóng)民獨(dú)自承擔(dān)難度大。 沒有政府或大型企業(yè)的支持，普通農(nóng)民無法承擔(dān)。

　　2、已建成的光伏太陽能農(nóng)業(yè)大棚多為示范工程，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合不緊密。由于中國光伏溫室主要以發(fā)電為主，其對光伏溫室特有的光熱性能及對作物生長機(jī)理的影響缺乏了解，并且行業(yè)內(nèi)尚未出臺(tái)針對作物需求的光伏溫室設(shè)計(jì)規(guī)范，現(xiàn)有的光伏溫室很多不能夠滿足作物的生長需求，造成農(nóng)業(yè)基本無所得或荒廢無用狀態(tài)，致使國家資金、土地的大量浪費(fèi)。

　　3、 光伏太陽能大棚結(jié)構(gòu)承重要求嚴(yán)格，光伏和溫室設(shè)計(jì)壽命不同，經(jīng)營存在風(fēng)險(xiǎn)。光伏組件的正常壽命約20年，而連棟溫室的使用壽命正常不超過15年。日光溫室的設(shè)計(jì)使用壽命則會(huì)更短。使用壽命的背后是設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于荷載、材料等方面的取值不同。因此，如何統(tǒng)籌兩者之間的矛盾，是降低經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)需要考慮的因素。

　　二、研發(fā)創(chuàng)新，項(xiàng)目示范

　　針對國內(nèi)相關(guān)光伏農(nóng)業(yè)結(jié)合形式，以及出現(xiàn)的問題，在平原光伏項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中，我司融合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化的要求，在設(shè)施硬性功能上做到設(shè)施內(nèi)部無立柱，可以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化作業(yè)，設(shè)施軟性功能上做到“三節(jié)” (節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥)、“三省”(省工、省力、省心)和“三增”(增產(chǎn)、增收、增效)的良好效果。具體以無立柱冬暖式光伏日光溫室為例介紹。

　　冬暖式光伏日光溫室的建設(shè)參考國家標(biāo)準(zhǔn)：日光溫室和塑料大棚結(jié)構(gòu)與性能要求(GB/T 19165—2003)。

　　由采光和保溫維護(hù)結(jié)構(gòu)組成，以塑料薄膜為透明覆蓋材料，東西向延長，以太陽光能為熱源，很少或不進(jìn)行人工加溫可進(jìn)行周年生產(chǎn)的日光溫室。由公司立足項(xiàng)目地實(shí)際自主設(shè)計(jì)，跨度10.0 m，脊高>4m，前底角25°，后屋面仰角40°～45°，嚴(yán)冬季節(jié)室內(nèi)外*溫差可達(dá)30℃以上。

　　內(nèi)側(cè)為保溫蓄熱材料，外側(cè)為保溫材料建成的墻體。冬季12月至2月，晴天中午溫室內(nèi)的透光率均在65%以上，溫室中部1m的水平光照強(qiáng)度大部分時(shí)間為4萬lux，接近果類菜的光飽和點(diǎn)。在冬季最冷月份，室內(nèi)外溫差達(dá)到30℃以上，室內(nèi)夜間最低溫度穩(wěn)定在10℃±2℃，極端最低溫應(yīng)保持在5℃以上。

　　冬暖式光伏日光溫室結(jié)構(gòu)及其所有構(gòu)件應(yīng)符合JB/T10286-2001日光溫室結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 18622-2002溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)，能承受60Kg/m2，風(fēng)速24.5-28.4m/s(10級風(fēng)左右)，如遇特殊災(zāi)害性天氣應(yīng)及時(shí)防護(hù)。

　　冬暖式光伏日光溫室在嚴(yán)格按照日光溫室規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加光伏發(fā)電部分，將光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)溫室有機(jī)結(jié)合(有效占用棚與棚之間的面積)，既不多占土地，也不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn);溫室造價(jià)成本較低，設(shè)施內(nèi)部無立柱，可以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化作業(yè)，配備水肥智能一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“三節(jié)”、“三省”和“三增”的良好效果。

　　結(jié)語

　　光伏農(nóng)業(yè)大棚是觀光農(nóng)業(yè)與設(shè)施園藝有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，它集光伏發(fā)電、農(nóng)業(yè)觀光、農(nóng)業(yè)作物、農(nóng)業(yè)技術(shù)、園林景觀及文化發(fā)展于一體的創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)與清潔能源緊密結(jié)合的新型模式。光伏農(nóng)業(yè)大棚不僅在不改變土地屬性下節(jié)約土地，又可以將空間立體利用，可以推動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)科技高效的循環(huán)生態(tài)農(nóng)業(yè)，是一種新形式的土地綜合利用方式，可產(chǎn)生清潔電力，擴(kuò)大供電可再生能源比例，帶來電力和農(nóng)業(yè)雙向效益;在光伏農(nóng)業(yè)不斷探索發(fā)展的過程中必定會(huì)創(chuàng)新出更合理的結(jié)合模式，這些進(jìn)程必將引領(lǐng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)項(xiàng)目蓬勃發(fā)展。