劉文

光伏農(nóng)場(chǎng)：種植和發(fā)電兩不誤

劉文

光伏農(nóng)場(chǎng)是將光伏發(fā)電與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)結(jié)合起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，在日本、德國(guó)、意大利等國(guó)都有一定規(guī)模的應(yīng)用。日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院研發(fā)了一項(xiàng)新技術(shù)“農(nóng)作物智能光照技術(shù)”，它能夠分離植物萌芽、生長(zhǎng)、開(kāi)花、結(jié)果和育種所需的約 10%的可見(jiàn)光，同時(shí)將剩余80%以上的光通過(guò)槽形發(fā)光器進(jìn)行反射，集中到一塊標(biāo)準(zhǔn)的太陽(yáng)能電池板上，用于發(fā)電。

“光伏農(nóng)業(yè)”項(xiàng)目從產(chǎn)業(yè)化角度看仍處于早期。它的基本原理是：每種植物的最佳生長(zhǎng)都只需要吸收特定范圍的光譜，可以測(cè)量出不同植物吸收的光譜，然后根據(jù)光譜數(shù)值設(shè)計(jì)光譜比，利用獨(dú)特的薄膜技術(shù)分離太陽(yáng)光譜，讓每種植物類群能夠精確吸收其生長(zhǎng)所需的光譜。比如西紅柿的生長(zhǎng)需要吸收的紅光要大于藍(lán)光，比例約為9︰1。

目前中國(guó)科技大學(xué)已經(jīng)建設(shè)完成了一個(gè)實(shí)際示范及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成了經(jīng)過(guò)人工選擇陽(yáng)光條件下和普通光照條件下3種農(nóng)作物（黃瓜、竹葉菜、生菜）生長(zhǎng)情況的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，植物主要生理參數(shù)（可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、根活躍吸收面積）測(cè)試結(jié)果表明：在 3—5月份光照充足的春季使用濾光膜對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有好處，可以幫助實(shí)現(xiàn)作物增收、改善作物品質(zhì)等。值得一提的是，實(shí)驗(yàn)中農(nóng)作物不僅接受透過(guò)多層干涉濾光膜的紅藍(lán)光，還有全光譜的漫散射太陽(yáng)光（約占15%光能）。

這項(xiàng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)的不僅僅是為植物生長(zhǎng)分離和提供所需的光照，還能將剩余80%以上的光用于發(fā)電。

現(xiàn)有光伏農(nóng)場(chǎng)及光伏植物大棚都沒(méi)有很好解決農(nóng)作物光照需要與發(fā)電的矛盾。從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，農(nóng)作物智能光照技術(shù)則是一種可以實(shí)現(xiàn)種植與光伏發(fā)電“兩不誤”的創(chuàng)新方案。與過(guò)去國(guó)內(nèi)外光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)由簡(jiǎn)單的幾何分光或者強(qiáng)度分光升級(jí)到光譜分光，在實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的同時(shí)，還優(yōu)化了植物生長(zhǎng)光照條件，可以使太陽(yáng)能的利用“最大化”。從實(shí)際示范及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的效果來(lái)看，在 5月中旬晴朗天氣條件下，中午時(shí)間單位面積發(fā)電能力已經(jīng)達(dá)到87 W/m2，水蒸發(fā)減少了40%。“種地+發(fā)電”可能成為廣大農(nóng)戶成倍提高收入的一個(gè)新生產(chǎn)模式。

目前，這一系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)仍處于前期示范階段，中等規(guī)模量產(chǎn)還需要具體實(shí)踐。從示范工程來(lái)看，采用這種智能光伏系統(tǒng)發(fā)電，每瓦成本約9.8元。相比之下，傳統(tǒng)光伏和光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)發(fā)電每瓦成本分別為6.5元和8元。?

【作者單位：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院】

（摘自《光明日?qǐng)?bào)》2016-11-18第10版）