光伏发电与现代农业相结合

【编者按】光伏农场是将光伏发电与现代农业结合起来的一项新技术，在日本、德国、意大利等国都有一定规模的应用。

日前，中国科学技术大学先进技术研究院研发了一项新技术“农作物智能光照技术”，它能够分离植物萌芽、生长、开花、结果和育种所需的约10%的可见光，同时将剩余80%以上的光通过槽形发光器进行反射，集中到一块标准的太阳能电池板上，用于发电。

“光伏农业”项目从产业化角度看仍处于早期。它的基本原理是：每种植物的最佳生长都只需要吸收特定范围的光谱，可以测量出不同植物吸收的光谱，然后根据光谱数值设计光谱比，利用独特的薄膜技术分离太阳光谱，让每种植物类群能够精确吸收其生长所需的光谱。比如西红柿的生长需要吸收的红光要大于蓝光，比例约为9：1。

目前中国科大已经建设完成了一个实际示范及实验系统，完成了经过人工选择阳光条件下和普通光照条件下三种农作物(黄瓜、竹叶菜、生菜)生长情况的对比实验，植物主要生理参数(可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、根活跃吸收面积)测试结果表明：在3—5月份光照充足的春季使用滤光膜对农作物生长有好处，可以帮助实现作物增收、改善作物品质等。值得一提的是，实验中农作物不仅接受透过多层干涉滤光膜的红蓝光，还有全光谱的漫散射太阳光(约占15%光能)。

这项技术能实现的不仅仅是为植物生长分离和提供所需的光照，还能将剩余80%以上的光用于发电。

现有光伏农场及光伏植物大棚都没有很好解决农作物光照需要与发电的矛盾。从这一点上来说，农作物智能光照技术则是一种可以实现种植与光伏发电“两不误”的创新方案。与过去国内外光伏农业系统相比，该系统由简单的几何分光或者强度分光升级到光谱分光，在实现光伏发电的同时，还优化了植物生长光照条件，可以使太阳能的利用“最大化”。从实际示范及实验系统的效果来看，在5月中旬晴朗天气条件下，中午时间单位面积发电能力已经达到87瓦/平方，水蒸发减少了40%。“种地+发电”可能成为广大农户成倍提高收入的一个新生产模式。

目前，这一系统在国内仍处于前期示范阶段，中等规模量产还需要具体实践。从示范工程来看，采用这种智能光伏系统发电，每瓦成本约9.8元。相比之下，传统光伏和光伏农业系统发电每瓦成本分别为6.5元和8元。(作者系中国科学技术大学先进技术研究院副总工程师)

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