劉文

光伏農(nóng)場：種植和發(fā)電兩不誤

劉文

光伏農(nóng)場是將光伏發(fā)電與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)結(jié)合起來的一項新技術(shù)，在日本、德國、意大利等國都有一定規(guī)模的應(yīng)用。日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進技術(shù)研究院研發(fā)了一項新技術(shù)“農(nóng)作物智能光照技術(shù)”，它能夠分離植物萌芽、生長、開花、結(jié)果和育種所需的約 10%的可見光，同時將剩余80%以上的光通過槽形發(fā)光器進行反射，集中到一塊標準的太陽能電池板上，用于發(fā)電。

“光伏農(nóng)業(yè)”項目從產(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都只需要吸收特定范圍的光譜，可以測量出不同植物吸收的光譜，然后根據(jù)光譜數(shù)值設(shè)計光譜比，利用獨特的薄膜技術(shù)分離太陽光譜，讓每種植物類群能夠精確吸收其生長所需的光譜。比如西紅柿的生長需要吸收的紅光要大于藍光，比例約為9︰1。

目前中國科技大學(xué)已經(jīng)建設(shè)完成了一個實際示范及實驗系統(tǒng)，完成了經(jīng)過人工選擇陽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）生長情況的對比實驗，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）測試結(jié)果表明：在 3—5月份光照充足的春季使用濾光膜對農(nóng)作物生長有好處，可以幫助實現(xiàn)作物增收、改善作物品質(zhì)等。值得一提的是，實驗中農(nóng)作物不僅接受透過多層干涉濾光膜的紅藍光，還有全光譜的漫散射太陽光（約占15%光能）。

這項技術(shù)能實現(xiàn)的不僅僅是為植物生長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)場及光伏植物大棚都沒有很好解決農(nóng)作物光照需要與發(fā)電的矛盾。從這一點上來說，農(nóng)作物智能光照技術(shù)則是一種可以實現(xiàn)種植與光伏發(fā)電“兩不誤”的創(chuàng)新方案。與過去國內(nèi)外光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)由簡單的幾何分光或者強度分光升級到光譜分光，在實現(xiàn)光伏發(fā)電的同時，還優(yōu)化了植物生長光照條件，可以使太陽能的利用“最大化”。從實際示范及實驗系統(tǒng)的效果來看，在 5月中旬晴朗天氣條件下，中午時間單位面積發(fā)電能力已經(jīng)達到87 W/m2，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新生產(chǎn)模式。

目前，這一系統(tǒng)在國內(nèi)仍處于前期示范階段，中等規(guī)模量產(chǎn)還需要具體實踐。從示范工程來看，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：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進技術(shù)研究院】

（摘自《光明日報》2016-11-18第10版）