陳辛格，伍 綱，馮朝卿，程瑞鋒，仝宇欣

(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，呼和浩特 010051；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081)

0 引言

十多年來(lái)，隨著光伏新材料、新工藝的迭代，光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展軌道，其作為綠色能源的主要利用形式，有力推動(dòng)了“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開(kāi)能源，中國(guó)山東省、河北省等中東部地區(qū)的電力需求量大、消耗能力強(qiáng)，但土地價(jià)值更高，能預(yù)留給地面光伏電站的土地相對(duì)有限[1]。中國(guó)屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)大國(guó)，設(shè)施農(nóng)業(yè)面積位居全球第一，其中，日光溫室是北方地區(qū)應(yīng)用最廣泛的一種農(nóng)業(yè)設(shè)施。截至2018年底，中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的日光溫室的占地面積已達(dá)57.77 萬(wàn)hm2[2]，尤其在中國(guó)北方寒冷地區(qū)，日光溫室的占地面積極為龐大。因此，近年來(lái)將光伏技術(shù)和日光溫室相結(jié)合而形成的光伏溫室在中國(guó)逐漸增多。本文從日光溫室的分布、光伏溫室的發(fā)電模式、不同類(lèi)型光伏溫室的經(jīng)濟(jì)性、光伏組件布置方式對(duì)光伏溫室的影響等方面進(jìn)行了研究，并在一定程度上對(duì)未來(lái)光伏溫室的發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 日光溫室的分布及光伏溫室的發(fā)電模式

日光溫室在中國(guó)的溫室類(lèi)型中占據(jù)較大比重，且主要分布在中國(guó)氣候較為寒冷的北方地區(qū)。截至2018年底，山東、遼寧兩省的日光溫室占地面積均已達(dá)到了7.44 萬(wàn)hm2以上，而安徽省、吉林省、青海省等地的日光溫室占地面積相對(duì)偏小，但也都達(dá)到了2400 hm2以上。中國(guó)各地的日光溫室占地面積情況如圖1所示。

圖1 中國(guó)各地的日光溫室占地面積情況Fig.1 Floor area of solar greenhouses in China

中國(guó)大部分地區(qū)具有豐富的太陽(yáng)能資源，適合于日光溫室產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。地面光伏電站需大面積占用土地資源，導(dǎo)致土地資源本就緊缺的中國(guó)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)不適宜建設(shè)光伏電站。但光伏技術(shù)可以與日光溫室相結(jié)合，光伏組件可以安裝在日光溫室北墻上，或組合排布在南坡面，在不影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的情況下，可使光伏組件捕獲更多的太陽(yáng)能，這種與日光溫室相結(jié)合形成的光伏溫室不僅不會(huì)改變土地的使用性質(zhì)，還可以提升土地的利用率，節(jié)約獲取綠色電力的成本。

根據(jù)光伏電力使用方式不同，光伏溫室可分為3 種發(fā)電模式，分別為并網(wǎng)發(fā)電、獨(dú)立發(fā)電和混合發(fā)電模式。其中，混合發(fā)電模式是由并網(wǎng)發(fā)電模式和獨(dú)立發(fā)電模式結(jié)合形成的。光伏溫室的3 種發(fā)電模式如圖2所示。

圖2 光伏溫室的3 種發(fā)電模式Fig.2 Three kinds of power generation modes of PV greenhouse

由于日光溫室通常位于郊區(qū)或遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，輸電和供電成本較高，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)甚至沒(méi)有供電；而且現(xiàn)代化的日光溫室中各種環(huán)境調(diào)控設(shè)備眾多，若要滿(mǎn)足日光溫室的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行，溫室內(nèi)的光照、溫濕度調(diào)節(jié)、通風(fēng)、滅菌、CO2調(diào)節(jié)、滴灌系統(tǒng)等裝置就需要有穩(wěn)定的供電[3]。因此，為滿(mǎn)足日光溫室的電力供應(yīng)，光伏溫室可采用獨(dú)立發(fā)電模式，調(diào)控裝置通過(guò)利用光伏組件產(chǎn)生的電能對(duì)溫室內(nèi)的小氣候環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到縮短作物生產(chǎn)周期的效果。這對(duì)于增加農(nóng)作物的產(chǎn)出具有極大促進(jìn)作用，能實(shí)現(xiàn)反季節(jié)種植和高品質(zhì)作物的量化產(chǎn)出。

而對(duì)于采用混合發(fā)電模式，若光伏溫室在供給溫室自身電力后仍有余電，可同采用并網(wǎng)發(fā)電模式時(shí)一樣，將電力通過(guò)電網(wǎng)出售給電力部門(mén)，得到額外的綠色能源收入。這對(duì)光伏溫室的實(shí)施示范能起到一定的促進(jìn)作用。同時(shí)，這種增匯型的農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以延長(zhǎng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，創(chuàng)造新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)，有利于設(shè)施農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

2 光伏溫室可采用的不同類(lèi)型光伏組件的特性

2.1 不同類(lèi)型光伏組件的技術(shù)特性對(duì)比

在中國(guó)西北部的大部分地區(qū)，例如新疆維吾爾自治區(qū)、青海省等白天光照強(qiáng)、夜間溫度低的地區(qū)，極適合發(fā)展光伏溫室，但目前將光伏技術(shù)與日光溫室進(jìn)行結(jié)合仍處于探索應(yīng)用階段[4]。由于覆蓋在日光溫室南坡面上的光伏組件通常較為厚重，導(dǎo)致溫室需要由更多的立柱和框架支撐。同時(shí)，由于傳統(tǒng)的光伏組件的結(jié)構(gòu)不易彎曲，而日光溫室為了增加透光量，南坡面常為弧形曲面，這給光伏組件的類(lèi)型選擇、放置方式及其輸出功率的提升都帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

常見(jiàn)的可應(yīng)用于光伏溫室的光伏組件類(lèi)型包括薄膜光伏組件、晶體硅光伏組件及雙玻光伏組件，這3 種光伏組件的技術(shù)特性對(duì)比如表1所示[5]。

表1 常見(jiàn)的可應(yīng)用于光伏溫室的光伏組件的技術(shù)特性對(duì)比[5]Table 1 Comparison of technical characteristics of common PV modules applicable to PV greenhouse[5]

由于薄膜光伏組件的輸出功率隨著透光率的增加而降低，因此可以根據(jù)所需要的輸出功率定制太陽(yáng)電池的尺寸。目前，商業(yè)化薄膜太陽(yáng)電池的透光率為10%～30%[6]，其利用激光刻劃和小孔成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)透光。光伏溫室南坡面處大多采用薄膜光伏組件，此類(lèi)光伏組件具有弱光性能好、成本低、發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)、透光光譜有利于作物生長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于其光電轉(zhuǎn)換效率低、年衰減率大，導(dǎo)致使用壽命較短，一般僅為10～15年。

與薄膜光伏組件相比，晶體硅光伏組件具有免維護(hù)、壽命長(zhǎng)、成本低的優(yōu)點(diǎn)，并擁有更高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

雙玻光伏組件的構(gòu)成從上至下依次為玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、太陽(yáng)電池、EVA、玻璃。雙玻光伏組件在自然條件下的抗衰減特性示意圖如圖3所示。

圖3 雙玻光伏組件在自然條件下的抗衰減特性Fig.3 Anti-attenuation characteristics of bifacial glass PV module under natural conditions

EVA 是一種熱固性膠膜，具有附著力大、耐久性強(qiáng)、光學(xué)特性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于新型光伏組件中。雙玻光伏組件外層的玻璃采用鋼化玻璃，全光譜透過(guò)率均為90%以上，透光性較好；其還具有強(qiáng)度高、抗沖擊、抗彎曲的優(yōu)點(diǎn)，彎曲強(qiáng)度是普通玻璃的3～5 倍，且熱穩(wěn)定性較好。此外，雙玻光伏組件還具有變光傳輸?shù)奶匦裕梢愿鶕?jù)溫室內(nèi)不同作物的照明要求定制不同的透光率，防止過(guò)多的熱量進(jìn)入溫室；同時(shí)避免了紫外光對(duì)作物造成損害；并且可以防止室內(nèi)紅外熱量在夜間向外輻射，起到了很好的保溫隔熱作用。

2.2 不同類(lèi)型光伏組件的光譜響應(yīng)特性

不同類(lèi)型光伏組件的透射率及光譜響應(yīng)曲線如圖4所示[7]。圖中：PAR 為光合有效輻射；NIR 為現(xiàn)代近紅外光譜；AM1.5(ASTMG173)為AM1.5 下生成的海平面太陽(yáng)能分布曲線。

圖4 不同類(lèi)型光伏組件的透射率及光譜響應(yīng)曲線[7]Fig.4 Transmittance and spectral response curves of different types of PV modules[7]

入射到日光溫室外表面的太陽(yáng)光包括紫外光、紅外光和可見(jiàn)光這3 種類(lèi)型。其中，紅外光又包括近紅外光和遠(yuǎn)紅外光，由于遠(yuǎn)紅外光的光譜能量極弱，所以紅外光可近似看為近紅外光。最適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的是可見(jiàn)光，其中400～520 nm的藍(lán)光和610～720 nm 的紅橙光是光合有效輻射區(qū)，是農(nóng)作物進(jìn)行光合作用最重要的光譜波段；而在520～610 nm 波段，晶體硅光伏組件的光譜響應(yīng)較好，這表明光伏發(fā)電和農(nóng)作物生長(zhǎng)在理論上可以同時(shí)進(jìn)行。同時(shí)，相比于溫室中的植物，溫室結(jié)構(gòu)會(huì)吸收更多的近紅外光，這會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，使室內(nèi)空氣溫度持續(xù)升高，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。因此，根據(jù)半透明的薄膜光伏組件在近紅外光波段的光譜響應(yīng)曲線，其與日光溫室的結(jié)合是一個(gè)較好的選擇。

在日光溫室中，光合作用速率每降低1%，溫室內(nèi)農(nóng)作物的產(chǎn)量就會(huì)減少1%[8]。Wang 等[9]對(duì)農(nóng)作物的光譜進(jìn)行了研究，綜合考慮了27 種草本農(nóng)作物(包括西紅柿、萵苣和黃瓜等溫室農(nóng)作物)的平均相對(duì)作用光譜，用以評(píng)估半透明薄膜光伏組件對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。

AM1.5 下波長(zhǎng)λ對(duì)應(yīng)的光子通量密度bS(λ)、波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的農(nóng)作物相對(duì)作用光譜a(λ)，以及經(jīng)農(nóng)作物相對(duì)作用光譜修正后的光子通量密度a(λ)bS(λ)的曲線如圖5所示。

圖5 農(nóng)作物相對(duì)作用光譜、AM1.5 下光子通量密度和相對(duì)作用光譜修正后的光子通量密度曲線Fig.5 Curves of relative interaction spectrum of crops，photon flux density under AM1.5 and photon flux density corrected by relative interaction spectrum

以晴朗天氣條件下，有光伏組件覆蓋與無(wú)光伏組件覆蓋時(shí)的光合作用速率之比G(x)表示薄膜光伏組件對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響，其可表示為：

式中：x為光伏組件的厚度；T(x,λ)為對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)內(nèi)光伏組件的總透射率。

3 不同類(lèi)型光伏溫室的經(jīng)濟(jì)性分析

圖6 2 種光伏溫室的光伏組件布置方式對(duì)比Fig.6 Comparison of PV modules layout of two types of PV greenhouses

假設(shè)光伏溫室的有效壽命為25年，以年投資回報(bào)率Ra,i作為評(píng)估光伏溫室經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，其可表示為[11]：

式中：R為光伏溫室的年收入；C為光伏溫室的年成本；TI為光伏溫室的總投資，包括建設(shè)期投資和運(yùn)行期投資，其中，運(yùn)行期投資包括光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行投資、農(nóng)作物種植投資和土地租金。

上述2 種光伏溫室的投資、收入及年投資回報(bào)率情況如表2所示。

表2 2 種光伏溫室的投資、收入及年投資回報(bào)率情況Table 2 Investment，income and annual return on investment of two types of PV greenhouses

從表2可以看出：采用“陰陽(yáng)棚”型光伏溫室時(shí)，年投資回報(bào)率為15.16%；采用輕簡(jiǎn)化光伏溫室時(shí)，年投資回報(bào)率為13.03%。

與安裝于日光溫室北墻頂部的光伏組件不同，安裝于日光溫室南坡面的光伏組件充分利用了溫室棚面結(jié)構(gòu)，在增加光伏發(fā)電量的同時(shí)，還降低了制造成本。但這種模式由于阻擋了室內(nèi)的部分光照，所以在日光溫室中種植喜陽(yáng)農(nóng)作物時(shí)，太陽(yáng)光必將成為光伏發(fā)電和農(nóng)作物生長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)資源。

為了降低光伏組件對(duì)于溫室內(nèi)光照的影響，趙雪等[6]采用2 種方法來(lái)調(diào)整光伏溫室的透光率。第1 種方法是調(diào)整光伏組件之間的間隔，這種方法的不足在于光伏組件會(huì)遮擋部分全波段的陽(yáng)光，對(duì)小部分農(nóng)作物的影響較大。第2 種方法是通過(guò)激光刻劃或設(shè)置透明背電極的方式調(diào)整晶體硅太陽(yáng)電池的透明度；晶體硅太陽(yáng)電池可以對(duì)不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)的紫外光產(chǎn)生一定的削減作用，但多晶硅太陽(yáng)電池對(duì)波長(zhǎng)為440 nm 的光具有強(qiáng)吸收能力，因此，對(duì)農(nóng)作物的光合作用而言，單晶硅光伏組件會(huì)是光伏溫室更好的選擇。

綜合考慮目前影響中國(guó)光伏溫室的各種因素后，發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整光伏組件之間的間隔來(lái)改變溫室的透光率是目前光伏溫室的最優(yōu)選擇，可在確保一定經(jīng)濟(jì)性和可行性的同時(shí)，最大限度的提升此模式下的綜合收入。

當(dāng)下的室內(nèi)建筑裝飾設(shè)計(jì)中，新新材料業(yè)已取得不錯(cuò)的成績(jī)，它們不僅提高建筑的使用壽命、安全性，更有效地清潔和改善人們的居住環(huán)境。同時(shí)，建筑美學(xué)上也得到提升，即不僅創(chuàng)造了新的建筑藝術(shù)風(fēng)格，還不斷地提升建筑整體藝術(shù)性。

有研究表明[12]：光伏溫室的投資回報(bào)期不到9年，且年回報(bào)率為9%～20%；同時(shí)，相對(duì)于以傳統(tǒng)方式種植農(nóng)作物，在光伏溫室種植的耐蔭農(nóng)作物還會(huì)提高30%的經(jīng)濟(jì)收入。隨著光伏技術(shù)的逐漸成熟，在不久的將來(lái)，光伏技術(shù)和溫室產(chǎn)業(yè)的結(jié)合會(huì)是一個(gè)有價(jià)值的選擇。

4 光伏組件布置方式對(duì)光伏溫室的影響

與國(guó)外相比，中國(guó)學(xué)者對(duì)晶體硅光伏組件與日光溫室相結(jié)合的研究相對(duì)較少。昝錦羽等[13]分別基于昆明市的氣候特征建立了屋頂覆蓋率分別為7.61%、15.22%、22.83%和30.44%的采用單晶硅光伏組件的光伏溫室模型，并與無(wú)光伏組件覆蓋的日光溫室進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：光伏溫室的照明系數(shù)分別降低了16%、38%、49%和58%。

與晶體硅光伏組件相比，薄膜光伏組件的覆蓋面積對(duì)日光溫室內(nèi)部光環(huán)境的影響更為顯著。趙雪等[6]在延安市(36°N，108°E)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)了夏季時(shí)南坡面分別以不同比例布置薄膜光伏組件和聚碳酸酯板(PC 板)，以及僅鋪設(shè)塑料薄膜時(shí)日光溫室內(nèi)的光環(huán)境。結(jié)果顯示：在薄膜光伏組件與PC 板面積比為1:1 的布局下，夏季晴天正午前后2 h，日光溫室內(nèi)總輻射透射率和光合有效光量子流密度透射率分別比僅鋪設(shè)塑料薄膜時(shí)日光溫室的低30.3%和17%；溫室的得熱量減少了3949.8 kJ/m2。

趙雪等[14]對(duì)陜西省楊凌示范區(qū)(34°16′N(xiāo)，108°04′E)冬季時(shí)光伏溫室南坡面以一定比例鋪設(shè)薄膜光伏組件和PC 板時(shí)溫室內(nèi)的光環(huán)境進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：薄膜光伏組件和PC 板從西到東以1:3 的間隔鋪設(shè)時(shí)的太陽(yáng)總輻射量比以1:2 的間隔鋪設(shè)時(shí)的太陽(yáng)總輻射量增加了50.3 W/m2，總輻射透射率增加了9.1%，但平均光合有效光量子流密度的透射率差異不大；由薄膜光伏組件和PC 板形成的斜面的總輻射透射率在34.7%～41.7%內(nèi)變化。

以上研究表明：薄膜光伏組件在夏季能有效阻擋太陽(yáng)輻射，降低溫室內(nèi)溫度，總輻射透射率與僅采用PC 板時(shí)相差不大。薄膜光伏組件的覆蓋率必須根據(jù)農(nóng)作物種類(lèi)來(lái)確定，一般情況下不應(yīng)高于50%；但晶體硅光伏組件與薄膜光伏組件不同，當(dāng)其覆蓋率超過(guò)30%時(shí)，其對(duì)光合有效輻射會(huì)有明顯的抑制作用。

由于發(fā)電量可以根據(jù)光伏組件的覆蓋面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使光伏技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)均衡，這種設(shè)計(jì)方式既可用于并網(wǎng)發(fā)電模式，也可以用于不以發(fā)電量上網(wǎng)為目的的光伏溫室中，若僅將光伏電力供溫室自身使用，在保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，也降低了并網(wǎng)設(shè)備的投資和發(fā)電過(guò)程中的能量損失。

在相同覆蓋面積的前提下，光伏溫室上方光伏組件的布置方式對(duì)室溫影響很大。昝錦羽等[13]分別建立了單晶硅光伏組件以1 排緊密型、2 排緊密型、2 排棋盤(pán)式和4 排棋盤(pán)式排布時(shí)的光伏溫室模型(下文分別簡(jiǎn)稱(chēng)為“1 排緊密型光伏溫室”“2 排緊密型光伏溫室”“2 排棋盤(pán)式光伏溫室”“4 排棋盤(pán)式光伏溫室”)，并在南坡面光伏組件總覆蓋率為7.61%的前提下，分別對(duì)1 排緊密型光伏溫室和2 排棋盤(pán)式光伏溫室進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：在冬季白天，1 排緊密型光伏溫室的室溫高于2 排棋盤(pán)式光伏溫室的，最大溫差為2.5 ℃；光伏組件總覆蓋率為15%時(shí)，2 排緊密型和4 排棋盤(pán)式光伏溫室的室溫相差不大，但2 排緊密型和4 排棋盤(pán)式光伏溫室的底部采光效果分別優(yōu)于1 排緊密型和2 排棋盤(pán)式光伏溫室。由此可知：緊密型光伏溫室的保溫效果優(yōu)于棋盤(pán)式光伏溫室的，且在冬季的保溫效果更好；但光伏組件以棋盤(pán)式排列更有利于光線的均勻照射，其照明效果要優(yōu)于以緊密型排列時(shí)，對(duì)農(nóng)作物的影響更小[13]。光伏溫室南坡面上光伏組件的不同布置方式如圖7所示。

圖7 光伏溫室南坡面上光伏組件的不同布置方式Fig.7 Different layout modes of PV modules on the south slope of PV greenhouse

針對(duì)薄膜光伏組件在日光溫室南坡面排布的研究，趙雪等[6]發(fā)現(xiàn)：光伏溫室采用薄膜光伏組件時(shí)，其在1月的平均總輻射透射率為33%，比采用塑料薄膜時(shí)低11.6%；光伏溫室采用薄膜光伏組件時(shí)，溫室內(nèi)溫度低于8 ℃的天數(shù)(2 天)明顯少于采用塑料薄膜時(shí)的天數(shù)(10 天)。這說(shuō)明在冬季，光伏溫室采用薄膜光伏組件時(shí)的室溫高于采用塑料薄膜時(shí)，更有利于冬季農(nóng)作物的栽培。總輻射透射率的研究表明[6]：無(wú)論是晶體硅光伏組件還是薄膜光伏組件，棋盤(pán)式排列均會(huì)使日光溫室中的光照更為均勻，總輻射透射率更好，也更有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

綜上可知，在日光溫室南坡面全部覆蓋不透光的傳統(tǒng)光伏組件并不適合綠色農(nóng)作物的栽培，而以集中且部分覆蓋和東西向條狀排布的光伏組件對(duì)于部分農(nóng)作物的影響很大，但當(dāng)光伏組件呈南北向排列時(shí)，在無(wú)關(guān)溫室方位的情況下，無(wú)論光伏組件是呈條狀還是棋盤(pán)式分布[15-17]，晴朗天氣時(shí)溫室內(nèi)的所有農(nóng)作物都會(huì)經(jīng)常受到陽(yáng)光照射。日光溫室農(nóng)作物上方不透明光伏組件的排布示例如圖8所示。圖中：無(wú)遮蔭、中度遮蔭或重度遮蔭農(nóng)作物分別表現(xiàn)為亮綠色、深綠色和黃色農(nóng)作物。

圖8 日光溫室農(nóng)作物上方不透明光伏組件的排布示例Fig.8 Arrangement example of opaque PV modules above crops in solar greenhouse

5 展望

“雙碳”目標(biāo)為中國(guó)能源問(wèn)題帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，而發(fā)展新能源是推動(dòng)碳減排的重要路徑。在這個(gè)大環(huán)境下，技術(shù)水平日趨成熟的光伏溫室將會(huì)是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向之一，光伏和溫室產(chǎn)業(yè)的結(jié)合必將促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在緊貼國(guó)家能源政策的前提下，為人民謀取福利。

但也應(yīng)看到，光伏溫室的發(fā)展同樣也受到多種因素的制約。光伏產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)的結(jié)合還存在許多問(wèn)題，要做到光伏產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)水平兩手抓。在光伏技術(shù)方面，從材料入手，提高光伏組件的穩(wěn)定性與植物光譜透過(guò)率，找到最契合于日光溫室的光伏組件；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，因喜蔭農(nóng)作物受遮光影響較小，其在光伏溫室中的種植可作為一種調(diào)節(jié)手段。在光伏技術(shù)與日光溫室結(jié)合方面，更加精確的光伏組件排布，以及可變向式光伏組件，都應(yīng)是未來(lái)此類(lèi)研究的探究之路。應(yīng)在順應(yīng)大環(huán)境需求和技術(shù)革新的同時(shí)，也滿(mǎn)足對(duì)于經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益等的底層需求，使光伏技術(shù)與日光溫室的結(jié)合更具有理論與現(xiàn)實(shí)意義。

6 結(jié)論

近年來(lái)，將光伏技術(shù)和日光溫室相結(jié)合應(yīng)用的光伏溫室在中國(guó)逐漸增多。本文從日光溫室的分布、光伏溫室的發(fā)電模式、不同類(lèi)型光伏溫室的經(jīng)濟(jì)性、光伏組件布置方式對(duì)光伏溫室的影響等方面進(jìn)行了研究，并在一定程度上對(duì)未來(lái)光伏溫室的發(fā)展進(jìn)行了展望。研究結(jié)果顯示：

1) 根據(jù)光伏電力使用方式不同，光伏溫室可分為3 種發(fā)電模式，分別為并網(wǎng)發(fā)電、獨(dú)立發(fā)電和混合發(fā)電模式。在并網(wǎng)發(fā)電和混合發(fā)電模式下，通過(guò)將光伏電力出售可以獲得額外的綠色能源收入，可對(duì)光伏溫室的實(shí)施示范起到一定促進(jìn)作用，并可以延長(zhǎng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，創(chuàng)造新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)，有利于設(shè)施農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

2) 采用“陰陽(yáng)棚”型光伏溫室時(shí)，年投資回報(bào)率為15.16%；采用輕簡(jiǎn)化光伏溫室時(shí)，年投資回報(bào)率為13.03%。

3) 在光伏技術(shù)與日光溫室結(jié)合方面，更加精確的光伏組件排布，以及可變向式光伏組件，都應(yīng)是未來(lái)此類(lèi)研究的探究之路。