? 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)科大已經(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三種農(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瓦/平方,水蒸發(fā)減少了40%?!胺N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。(作者系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院副總工程師)