寧夏地區(qū)不同類型光伏設(shè)施環(huán)境測試與分析.pdf

設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 12 13 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 光伏溫室的結(jié)構(gòu)類型多樣 光伏溫室在光熱環(huán)境方面存在差 異 進而可能影響作物的生長發(fā)育 5 例如 趙雪等 6 對光伏日 光溫室的光熱環(huán)境進行了連續(xù)的測試與分析 同時與塑料薄膜塑 料日光溫室進行對比 結(jié)果表明 雖然光伏日光溫室的光環(huán)境比 塑料薄膜日光溫室弱約 20 但兩個日光溫室內(nèi)的番茄產(chǎn)量和品 質(zhì)均無顯著性差異 徐明磊等 7 同時對同生產(chǎn)周期和條件的光 伏溫室 普通溫室和露地栽培 3 種辣椒栽培方式的生物性狀 果 實性狀和產(chǎn)量性狀進行比較 光伏溫室光伏板和覆蓋物的遮擋對 夏季高強度光照有一定的緩解 一些通風降溫設(shè)施的運行 使光 伏溫室的產(chǎn)量表現(xiàn)優(yōu)于普通溫室和露地栽培 光伏溫室辣椒成熟 時期較早 其銷售價格遠高于其他 光伏溫室的銷售效益表現(xiàn)突 出 黃艷國等 8 采用對比法 研究光伏大棚設(shè)施環(huán)境下甘草的 耐陰性 結(jié)果表明在光伏電池板下遮蔭條件下甘草各項生長生理 指標與不遮陰條件下差異較小 但較大的遮光率會導致甘草生物 量急劇降低 凸顯了光伏溫室對作物生長的影響 然而 寧夏地區(qū)雖具有獨特的氣候條件和豐富的太陽能資源 9 但針對不同結(jié)構(gòu)類型光伏溫室光熱環(huán)境測試分析的研究卻相對較 少 本研究選取了寧夏閩寧鎮(zhèn)的四種光伏溫室結(jié)構(gòu) 即單體塑料 大棚 日光溫室 輕簡化日光溫室和陰陽棚作為研究對象 旨在 通過對這些光伏溫室內(nèi)光熱環(huán)境變化的測試與分析 深入探究不 同結(jié)構(gòu)溫室在寧夏地區(qū)特殊氣候條件下的光熱環(huán)境特性 篩選出 最適合作物生長的溫室環(huán)境 為寧夏地區(qū)光伏溫室的優(yōu)化設(shè)計和 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學依據(jù) 助力當?shù)剞r(nóng)業(yè)在新時代實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展 1 材料與方法 1 1 試驗地概況 試驗地位于寧夏閩寧鎮(zhèn) 北緯38 東經(jīng)106 海拔1200 m 深居內(nèi)陸 屬溫帶大陸性干旱 半干旱氣候區(qū) 冬長夏短 全年降 水稀少 平均在180 600 mm 且多集中于夏季 10 太陽輻射強 日照時間長 全年日照時數(shù)可達 2800 3100 h 晝夜溫差大 11 1 2 試驗材料 試驗選用光伏單體塑料大棚 光伏日光溫室 光伏輕簡化日光溫 室和光伏陰陽棚四種結(jié)構(gòu) 表1 光伏單體塑料大棚分為南區(qū) 北 區(qū)兩部分 其他3種光伏溫室結(jié)構(gòu)分為板下 前屋面兩部分 板下遮陽 摘要 隨著全球?qū)稍偕茉粗匾暫娃r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加速 光伏溫室受 廣泛關(guān)注 該文以光伏單體塑料大棚 光伏日光溫室 光伏輕簡 化日光溫室 光伏陰陽棚為對象 露天場地為對照 經(jīng)監(jiān)測數(shù)據(jù) 分析 考察光伏溫室內(nèi)外光熱環(huán)境變化規(guī)律 影響作物生長的環(huán) 境因子及趨勢 對比篩選適宜作物生長的光伏溫室環(huán)境 結(jié)果顯 示 不同光伏溫室光熱環(huán)境差異顯著 15 日內(nèi)晝平均光照強度平 均值從大到小依次為露天 40 15 klx 光伏日光溫室 26 74 klx 光 伏陰陽棚 26 30 klx 光伏輕簡化日光溫室 20 46 klx 光伏單 體塑料大棚 7 04 klx 平均采光率從大到小依次為光伏日光溫 室 66 5 光伏陰陽棚 65 0 光伏輕簡化日光溫室 52 3 光伏單體塑料大棚 18 9 晝平均光照強度最大值從大到小依 次為露天 49 14 klx 光伏陰陽棚 35 67 klx 光伏日光溫室 34 65 klx 光伏輕簡化日光溫室 24 82 klx 光伏單體塑料大棚 7 80 klx 光照方面 光伏單體塑料大棚光照弱 光伏日光溫室 和光伏陰陽棚光照足 采光率高 熱環(huán)境方面 光伏單體塑料大 棚溫濕度穩(wěn)定 土溫波動小 光伏日光溫室和光伏陰陽棚土溫高 保溫好 光照足 光伏輕簡化日光溫室光照足 溫濕度適宜但土 溫晝夜差異在 15 20 差異較大 針對寧夏典型氣候 當 地可選擇光伏日光溫室和光伏陰陽棚進行生產(chǎn) 從栽培作物種類 來說 栽培耐陰類作物建議選擇光伏單體塑料大棚 栽培根系喜 溫熱的作物建議選擇光伏日光溫室和光伏陰陽棚 栽培根系適應(yīng) 土溫差異大的作物建議選擇光伏輕簡化日光溫室 關(guān)鍵詞 光伏溫室 不同類型 光照強度 溫度濕度 環(huán)境測試 光伏溫室是一種將光伏發(fā)電技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 設(shè)施 其通過在溫室頂部或部分區(qū)域安裝光伏電池板 利用太陽能 進行光伏發(fā)電 同時光伏板在溫室中又起到了一定的遮蔭和調(diào)節(jié)溫 度的作用 1 為溫室內(nèi)部農(nóng)作物生長創(chuàng)造適宜條件 這種設(shè)施既實 現(xiàn)了太陽能高效利用 產(chǎn)生清潔能源 又能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的 要求 是一種可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式 2 寧夏地區(qū)地處中國西 北大陸性氣候區(qū) 干旱少雨 日照充足 擁有豐富太陽能資源 為 光伏溫室發(fā)展提供了得天獨厚的條件 3 積極探索光伏溫室在本地 的應(yīng)用 對于推動當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展 提高農(nóng)民收入具有重要意義 4 DOI 10 16815 ki 11 5436 s 2025 09 003 寧夏地區(qū)不同類型光伏設(shè)施環(huán)境測試與分析 張步馳 1 2 龔劍暉 2 3 鮑恩財 2 吳翠南 2 吳雪 2 周小平 4 5 張金鑫 6 郭紀光 6 胡立盼 1 曹凱 1 2 1 重慶三峽學院生物與食品工程學院 重慶 404100 2 江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游設(shè) 施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室 江蘇 南京 210014 3 江蘇大學農(nóng)業(yè)工程學院 江蘇 鎮(zhèn)江 212013 4 北方民族大學中華民族共同體學 院 寧夏 銀川 750030 5 寧夏農(nóng)村科技發(fā)展中心 寧夏 銀川 750001 6 中國電力工程顧問集團有限公司 北京 100029 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 14 15 設(shè)施裝備工程Agricultural Equipment 表1 四種光伏溫室結(jié)構(gòu)及規(guī)格 表2 試驗使用儀器數(shù)量 光伏設(shè)施名稱 高度 m 跨度 m 長度 m 光伏板規(guī)格 長 寬 cm 溫室間距 m 光伏日光溫室 3 0 6 5 70 200 100 15 光伏輕簡化日光溫室 2 6 7 2 80 200 100 15 光伏單體塑料大棚 4 0 9 0 30 200 100 12 光伏陰陽棚 2 9 17 0 40 200 100 14 分類設(shè)施類型 光照強度 傳感器 土溫 記錄器 土壤溫度 傳感器 空氣溫濕度 傳感器 露天 CK 1 1 1 1 光伏單體塑料大棚 2 1 2 2 光伏日光溫室 2 1 2 2 光伏輕簡化日光溫室 2 1 2 2 光伏陰陽棚 2 1 2 2 1 3 試驗方法 在光伏溫室內(nèi)板下和前屋面下方各設(shè)置 1 個測點 光伏單體 塑料大棚為南區(qū)和北區(qū) 光照強度 空氣溫濕度測點的高度設(shè) 置在距地面高度 1 5 m 處 土壤溫度測點設(shè)置在各光照測點正下 方的地下 0 15 m 處 同時設(shè)置一處土溫記錄器記錄數(shù)據(jù) 室外 選取一處開闊無遮蔭露天場地做對照 各儀器布置距地面垂直距 離與室內(nèi)相同 光照強度采用 HOBO MX2202 光照強度傳感器 美國 Onset Coputer Crop 公司 精度為 10 空氣溫度 采用 HOBO UX100 011A 溫濕度傳感器 美國 Onset Coputer Crop 公司 溫度精度為 0 2 土壤溫度采用 HOBO UX120 006四通道溫度記錄儀 美國 Onset Coputer Crop公司 精度為 0 2 所有傳感器進行全天測試 數(shù)據(jù)記錄時間間 隔為10 min 為保證測得數(shù)據(jù)包含各類天氣狀況 設(shè)置試驗周 期預計為 15 天 試驗使用儀器數(shù)量見表 2 測試儀器實物圖見圖 1 測點布置圖見圖 2 圖1 測試儀器實物圖 a 光照強度傳感器 c 土溫傳感器b 溫濕度傳感器 圖2 測點布置示意圖 以光伏日光溫室為例 表3 寧夏閩寧鎮(zhèn)天氣狀況 時間 2024年8月15 29日 日期 8 15 8 16 8 17 8 18 8 19 8 20 8 21 8 22 8 23 8 24 8 25 8 26 8 27 8 28 8 29 天氣 多云 多云 雨 多云 晴 晴 晴 晴 晴 多云 晴 雨 雨 雨 多云 晴 多云 晴 晴 多云 多云 1 4 項目測定 觀測時間為 2024 年 4 月 25 日 9 月 25 日 本文選取 2024 年8月15 29日 包含8月15日全天 共計15天進行測試分析 主要測試指標為光伏溫室內(nèi)外光照強度 空氣溫度 空氣濕度及 土壤溫度 15 日天氣狀況見表 3 1 5 數(shù)據(jù)分析 試 驗 數(shù) 據(jù) 利 用 Microsoft Excel 2021 整 理 計 算 使 用 Origin 2021 進行二維圖表制作 2 結(jié)果與分析 2 1 不同溫室結(jié)構(gòu)環(huán)境因子平均變化規(guī)律 為整體對比光伏溫室光熱環(huán)境 篩選出最適合作物生長的 溫室環(huán)境 本文以各光伏溫室結(jié)構(gòu)板下 前屋面 單體塑料大棚 為南區(qū) 北區(qū) 每日晝夜環(huán)境數(shù)據(jù)和的平均值作圖 同時 本文 規(guī)定測試時間段內(nèi)白晝時間為 06 00 18 00 夜間階段為 18 00 至次日 06 00 2 1 1 光照強度 光照是光伏溫室內(nèi)部農(nóng)作物生長的主要能量來源 其強度 會直接影響到光伏溫室進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效果 選擇8月19日 典型晴天 8月24日 典型陰天 觀測數(shù)據(jù)進行分析 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 14 15 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 天 49 14 klx 光伏陰陽棚 35 67 klx 光伏日光溫室 34 65 klx 光伏輕簡化日光溫室 24 82 klx 光伏單體塑料大棚 7 80 klx 在晴天 光照強度峰值通常出現(xiàn)在正午時段 陰雨天氣云層遮擋 光照強度處于較低水平 因各光伏溫室結(jié)構(gòu)差異 以光伏單體塑料大棚南 北區(qū) 其他 3種溫室結(jié)構(gòu)板下 前屋面每小時數(shù)據(jù)之和的平均值作圖 如 圖3a和圖3b 數(shù)據(jù)顯示 2種典型天氣下 光伏溫室內(nèi)外光 照曲線總體趨勢基本一致 典型晴天條件下 露天的光照強度 明顯高于各光伏溫室 晴天平均光照強度均值從大到小依次為 露天 47 67 klx 光伏日光溫室 32 39 klx 光伏陰陽 棚 27 89 klx 光伏輕簡化日光溫室 20 24 klx 光伏單 體塑料大棚 6 87 klx 如圖 3a 所示 所有測點在 06 00 12 00 基本保持逐漸上升趨勢 12 00 14 00 光照強度波動到達 最大值 14 00 18 00光照強度逐漸下降 各測點曲線一致性 良好 均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢 各曲線峰值對應(yīng)時間基 本一致 典型陰天條件下 露天的光照強度依舊明顯高于各光伏溫 室 各曲線變化趨勢基本一致 但整體波動較大 隨著時間的 推移 所有測點曲線變化趨勢基本保持先上升后產(chǎn)生波動 最 后逐漸下降的趨勢 局部時間段波動較大 可能是云層移動遮 蓋 導致太陽直射光強度變化 如圖3b所示 陰天測點平 均光照強度均值從大到小依次為露天 12 46 klx 光伏日 光溫室 7 97 klx 光伏輕簡化日光溫室 6 98 klx 光伏 陰陽棚 6 32 klx 光伏單體塑料大棚 3 22 klx 2024年8月15 29日光伏溫室晝平均光照強度變化如圖 3c 各光伏溫室結(jié)構(gòu)光照強度變化整體趨勢與當?shù)靥鞖庾兓?符 15日內(nèi) 各光伏溫室及露天晝平均光照強度平均值由大到 小依次為露天 40 15 klx 光伏日光溫室 26 74 klx 光伏陰陽 棚 26 30 klx 光伏輕簡化日光溫室 20 46 klx 光伏單體塑料 大棚7 04 klx 光伏單體塑料大棚晝平均光照度在10 klx以下 在四種光伏溫室結(jié)構(gòu)中處于較低水平 且數(shù)值變化平穩(wěn) 與露天 及其他溫室結(jié)構(gòu)相比波動較小 其他 3 種光伏溫室結(jié)構(gòu)光照強度 晝平均變化較為接近 波動較為明顯 在10 40 klx 孫周平 等以單一時刻或單天溫室內(nèi)部所有測點光照強度平均值與室外測 點光照強度平均值的比值作為平均采光率來評價溫室采光性能 基于此 本文規(guī)定以光伏溫室內(nèi)部單一測點 晝 光照強度平均 值與室外露天光照測點 晝 光照強度平均值的比值作為該測點 的 日 采光率 以單一測點 日 采光率的平均值作為平均采 光率 將采光率及平均采光率作為本文光伏溫室內(nèi)部光環(huán)境的評 價指標 15 日內(nèi)各光伏溫室采光率變化見表 4 平均采光率由大 到小依次為光伏日光溫室 66 5 光伏陰陽棚 65 0 光伏輕簡 化日光溫室 52 3 光伏單體塑料大棚 18 9 與晝平均光照強度 平均值大小順序一致 與光伏單體塑料大棚相比 其他光伏溫室 采光更具優(yōu)勢 15日內(nèi)晝平均光照強度最大值由大到小依次為露 圖3 光伏溫室光照強度變化 a 典型晴天 2024 8 19 b 典型陰天 2024 8 24 c 光伏溫室晝平均光照強度變化 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 16 17 設(shè)施裝備工程Agricultural Equipment 表4 光伏溫室采光率變化 單位 日 期 光伏單體 塑料大棚 光伏 日光溫室 光伏輕簡化 日光溫室 光伏 陰陽棚 2024 8 15 22 5 45 1 58 8 72 2 2024 8 16 16 3 46 3 51 5 70 5 2024 8 17 15 6 61 6 50 5 82 4 2024 8 18 14 8 66 4 46 3 57 9 2024 8 19 15 9 68 2 46 8 48 1 2024 8 20 17 1 67 9 49 1 72 3 2024 8 21 17 4 70 4 50 6 73 4 2024 8 22 17 2 67 1 48 7 72 5 2024 8 23 16 2 70 5 48 5 74 8 2024 8 24 26 7 64 6 57 3 61 4 2024 8 25 25 7 73 2 58 5 54 9 2024 8 26 17 8 76 2 50 2 57 5 2024 8 27 19 7 69 8 52 2 54 2 2024 8 28 19 2 73 7 52 5 54 7 2024 8 29 21 6 77 4 63 7 68 3 平均 18 9 66 5 52 3 65 0 伏日光溫室 光伏輕簡化日光溫室 光伏陰陽棚與露天的晝平 均氣溫分別為 27 1 26 5 26 6 27 7 19 8 夜均溫分別 為 20 6 20 5 20 5 21 0 18 1 日均溫分別為 24 0 23 6 23 7 24 9 19 9 日最高氣溫分別為 33 8 32 4 33 2 32 4 24 4 各光伏溫室測點在典型陰天條件下無明顯 差異 但均高于露天 2024年8月15日至2024年8月29日光伏溫室各結(jié)構(gòu)溫 度晝夜平均變化如圖4c與圖4d 在白天 各溫室結(jié)構(gòu)溫度變 化趨勢與露天大致相同且波動變化接近 如圖4c 15日內(nèi)各光 伏溫室晝均溫平均值從大到小依次為光伏日光溫室33 7 光 伏輕簡化日光溫室32 9 陰陽棚32 6 光伏單體塑料大棚 31 8 均高于露天 28 9 各光伏溫室晝均溫平均值差異 不大 光伏溫室保溫性能較好 陰雨天氣各溫室結(jié)構(gòu)溫度下降幅 度趨于一致 晴天狀態(tài)下 光伏輕簡化日光溫室與光伏日光溫室 升溫速度及升溫幅度更為突出 15日內(nèi) 各光伏溫室結(jié)構(gòu)晝平 均溫度波動范圍從大到小依次為光伏日光溫室 11 02 光伏輕 簡化日光溫室 10 64 光伏陰陽棚 9 88 光伏單體塑料大棚 7 74 其中光伏單體塑料大棚波動變化最小 溫度曲線相較其 他溫室更為平滑 在夜間 各結(jié)構(gòu)光伏溫室溫度波動變化趨勢趨于一致 如圖 4d 露天環(huán)境下 受晴雨天氣影響 波動較大 17日 22日 24日 27 日夜均溫與各溫室相比差異較大 在 5 10 之間 15 日內(nèi) 各光伏溫室夜均溫平均值從大到小依次為光伏陰陽棚23 1 光伏日光溫室21 3 光伏輕簡化日光溫室20 5 光伏單體 塑料大棚20 4 夜均溫平均值均低于露天 23 2 但差異 較小 四種結(jié)構(gòu)光伏溫室夜均溫變化趨勢大致相同 與露天相 比 各結(jié)構(gòu)溫室溫度下降速率大致相同 在溫度穩(wěn)定性方面 各 結(jié)構(gòu)光伏溫室溫度波動范圍從大到小依次為光伏輕簡化日光溫室 6 89 光伏陰陽棚6 30 光伏日光溫室6 16 光伏單體 塑料大棚6 06 均低于露天 11 3 說明各結(jié)構(gòu)光伏溫 室夜均溫波動范圍差異較小 保溫效果較好 2 2 3 空氣濕度 典型天氣下光伏溫室濕度變化如圖5a 圖5b 典型晴天 條件下 光伏單體塑料大棚 光伏日光溫室 光伏輕簡化日光 溫室 光伏陰陽棚及露天日平均濕度分別為59 4 56 0 52 4 51 5 48 5 光伏溫室保溫保濕效果較好 比露天 高出 3 10 個百分點 15 日內(nèi) 光伏溫室空氣濕度晝夜平均變 化如圖5c 圖5d 晝平均濕度平均值從大到小依次為光伏單體 塑料大棚 54 5 光伏日光溫室 50 3 光伏陰陽棚 49 8 光 伏輕簡化日光溫室 48 1 露天 43 1 各光伏溫室晝平均濕度 2 2 2 空氣溫度 圖 4a 圖 4b 顯示了典型天氣下光伏溫室內(nèi)外氣溫變化 由 圖可知 光伏溫室內(nèi)外氣溫曲線總體趨勢基本一致 如圖4a所 示 典型晴天條件下所有測點在06 00 14 00溫度基本保持逐 漸上升趨勢 12 00 15 00氣溫波動達到最大值 14 00 至次 日 06 00 氣溫逐漸下降 各測點曲線一致性較好 均呈現(xiàn)先上升 后下降的變化趨勢 典型晴天條件下 光伏溫室及露天晝平均氣 溫從大到小依次為光伏日光溫室 34 1 光伏輕簡化日光 溫室 33 6 光伏陰陽棚 32 8 光伏單體塑料大棚 32 3 露天 27 5 日平均氣溫從大到小依次為光 伏陰陽棚 27 9 光伏日光溫室 27 3 光伏輕簡化 日光溫室 26 9 光伏單體塑料大棚 26 2 露天 23 6 日最高氣溫從大到小依次為光伏日光溫室 46 4 光伏輕簡 化日光溫室 44 4 光伏單體塑料大棚 42 1 光伏陰 陽棚 41 9 露天 31 4 因此光伏溫室內(nèi)外的日 晝 均溫及日最高氣溫在典型晴天條件下差異明顯 即各光伏溫室間 溫度差異不大 但均明顯高于露天 同時 各光伏溫室及露天 夜平均氣溫分別為光伏單體塑料大棚 20 3 光伏日光溫室 20 4 光伏輕簡化日光溫室 20 3 光伏陰陽棚 21 2 露天 20 2 因此光伏溫室內(nèi)外夜間氣溫基本無差異 典型陰天條件下 如圖4b所示 光伏單體塑料大棚 光 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 16 17 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) c 光伏溫室晝平均溫度變化 a 典型晴天 2024 8 19 d 光伏溫室夜均溫變化 b 典型陰天 2024 8 24 圖5 光伏溫室濕度變化 c 光伏溫室晝平均濕度變化 a 典型晴天 2024 8 19 d 光伏溫室夜平均濕度變化 b 典型陰天 2024 8 24 圖4 光伏溫室溫度變化 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 18 19 設(shè)施裝備工程Agricultural Equipment 變化大致相同 高于露天5 10 晴朗天氣下 白天溫度升高 水分蒸發(fā)快 濕度下降 陰雨天氣由于溫室環(huán)境相對封閉 水汽 不易擴散 23 25日各結(jié)構(gòu)溫室均呈現(xiàn)晝平均濕度持續(xù)上升 露天則在24日始就有所下降 各結(jié)構(gòu)溫室晝平均濕度變化大小 趨勢基本一致 與晝均溫變化相比 具有一定的相關(guān)性 溫度升 高 相對濕度降低 溫度降低 相對濕度升高 如若某些時刻溫 度升高濕度也升高 可能由于水分蒸發(fā)過快且通風不暢 導致濕 空氣在溫室內(nèi)積聚 12 在夜間 各結(jié)構(gòu)光伏溫室夜平均濕度變化趨勢 波動幅度 大致相同 總體保持在55 85 之間 而露天受天氣影響波 動較大 夜平均濕度平均值從大到小依次為光伏單體塑料大棚 74 4 光伏輕簡化日光溫室 72 6 光伏日光溫室 71 3 光 伏陰陽棚 65 3 露天 55 4 光伏溫室內(nèi)夜均濕度變化平穩(wěn) 保濕效果好 主要由于溫室環(huán)境相對封閉且穩(wěn)定 溫室有覆蓋物 能減少空氣對流 在夜間 溫室內(nèi)水汽蒸發(fā)源 如土壤 植物等 相對穩(wěn)定 水汽不易散失 13 與夜均溫變化相比 當夜間溫度 降低 溫室內(nèi)存在持續(xù)水汽供應(yīng) 濕度一般呈現(xiàn)上升趨勢 2 2 4 土壤溫度 如圖6a所示 典型晴天條件下 光伏溫室內(nèi)外土溫曲線總 體趨于一致 光伏單體塑料大棚 日光溫室 輕簡化日光溫室 陰陽棚及露天日最高土溫分別為 26 0 31 9 33 8 34 3 34 5 日平均土溫分別為 24 2 24 1 23 2 26 7 28 5 晝平均土溫分別為 23 9 27 0 28 5 29 1 29 4 夜平均 土溫分別為 24 5 21 5 18 4 24 5 28 0 光伏單體塑料 大棚土溫最為穩(wěn)定 光伏日光溫室及光伏陰陽棚土溫較高 光伏 輕簡化日光溫室土溫晝夜差異大 各光伏溫室土溫指標均低于露 天 典型陰天條件下 如圖6b所示 光伏輕簡化日光溫室與光 伏陰陽棚受天氣變化影響較大 與露天變化趨勢趨于一致 溫度 曲線波動較大 光伏單體塑料大棚與光伏日光溫室溫度穩(wěn)定性較 好 受天氣影響較小 波動較小 15日內(nèi)各光伏溫室結(jié)構(gòu)土壤溫度晝夜平均變化如圖6c 圖6d 露天受天氣變化影響波動較大 陰雨天氣 光伏溫室內(nèi) 土溫波動較大 晴朗及多云天氣波動較小 晝平均土溫平均值 變化從大到小依次為光伏輕簡化日光溫室36 2 光伏陰陽棚 31 5 光伏日光溫室29 3 露天25 9 光伏單體塑料 大棚23 5 夜平均土溫平均值從大到小依次為光伏日光溫室 28 2 光伏陰陽棚28 0 露天24 3 光伏單體塑料大棚 24 1 光伏輕簡化日光溫室19 2 光伏輕簡化日光溫室晝 夜平均土溫平均值相差17 左右 土溫晝夜差異大 光伏日光 溫室和光伏陰陽棚晝夜土溫可保持較高水平 光伏單體塑料大棚 圖6 光伏溫室土溫變化 c 光伏溫室晝平均土溫變化 a 典型晴天 2024 8 19 d 光伏溫室夜平均土溫變化 b 典型陰天 2024 8 24 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 18 19 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 土溫變化與露天差別不大 在白天 各結(jié)構(gòu)光伏溫室除陰雨天氣 外 土溫升高速度幅度相對穩(wěn)定 差異不大 日光溫室略有波動 光伏單體塑料大棚波動最小 在夜間 土溫平均變化趨勢與露 天大致相同 輕簡化日光溫室晝平均可達35 而夜間平均在 22 以下 出現(xiàn)明顯下降 陰陽棚夜平均土溫變化與晝平均相比 約下降 3 5 光伏單體塑料大棚與光伏日光溫室晝夜平均土 溫相比差異變化很小 體現(xiàn)了溫室結(jié)構(gòu)對土壤溫度的保持能力 3 討論與結(jié)論 通過對各光伏溫室結(jié)構(gòu)光照強度 空氣溫濕度 土壤溫度的 晝夜平均變化對比 對各溫室結(jié)構(gòu)進行綜合對比分析 表 5 綜上 對于寧夏地區(qū)夏季高溫干旱 冬季寒冷的氣候條件 推薦 保溫性能好 光照充足且能有效調(diào)節(jié)濕度的溫室結(jié)構(gòu) 例如光伏 日光溫室 光伏陰陽棚 針對不同類型作物 耐陰較強的葉菜類 作物和蘭花類花卉等可選用光照較弱的光伏單體塑料大棚 14 在較高土溫環(huán)境下保持活躍生長 有效吸收養(yǎng)分的熱帶作物類如 香蕉等 根莖類作物如生姜等 15 可選擇光伏日光溫室 光伏 陰陽棚 而通過晝夜土溫差異來更好地輔助運輸和儲存養(yǎng)分作物 如紅薯 南瓜 甜瓜等 16 光伏輕簡化日光溫室可作為最佳選擇 在未來 可通過延長監(jiān)測時間 增加更多環(huán)境監(jiān)測參數(shù) 研究不 同光伏溫室結(jié)構(gòu)在不同季節(jié)和不同作物種植模式下的表現(xiàn)等 來 突破本研究的局限性 進一步完善相應(yīng)試驗結(jié)論 參考文獻 1 趙楓 在新形勢下中國光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的思考 J 可再生能源 2017 35 8 1181 1187 2 王萬紅 鄧新星 張龍 等 光伏在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究進展 J 新能源科技 2024 5 4 41 50 3 高艷明 魏鑫 利繼東 等 寧夏沙漠非耕地內(nèi)置保溫被日光溫室 環(huán)境測試評價 J 北方園藝 2016 24 47 52 4 秦燕蘭 光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與工程領(lǐng)域中的應(yīng)用 J 太陽能學 報 2024 45 7 752 753 5 劉璋晶瑩 光伏連棟玻璃溫室光熱環(huán)境研究與優(yōu)化 D 合肥 安 徽農(nóng)業(yè)大學 2023 6 趙雪 鄒志榮 許紅軍 等 光伏日光溫室夏季光環(huán)境及其對番 茄生長的影響 J 西北農(nóng)林科技大學學報 自然科學版 2013 41 12 93 99 7 徐明磊 孫亞楠 河南地區(qū)光伏溫室辣椒早熟栽培與效果 J 長江 蔬菜 2023 16 60 61 8 黃艷國 曹華斌 趙明 等 光伏大棚設(shè)施環(huán)境下甘草耐陰性研 究 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2017 19 55 56 60 9 祁娟霞 曹麗華 李建設(shè) 等 寧夏不同光伏溫室和大棚冬季內(nèi)環(huán) 境比較研究 J 浙江農(nóng)業(yè)學報 2017 29 3 414 420 10 王得梅 周冬梅 方書敏 寧夏植被覆蓋時空變化對氣候因素的響 應(yīng) J 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報 2024 59 3 236 244 11 吳志岐 陳超 張連花 等 寧夏馬鈴薯主要種植區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源 變化特征分析 J 中國農(nóng)學通報 2023 39 20 74 81 12 孫先明 溫室智能土壤濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計 J 農(nóng)業(yè)科技與裝備 2024 4 47 49 13 徐少南 楊志鵬 鄒志榮 等 不同日光溫室墻體結(jié)構(gòu)熱性能分 析 J 安徽農(nóng)業(yè)科學 2024 52 11 179 182 186 14 呂歡歡 牛源藝 韓雨曉 等 日光溫室作物冠層夏季光照強度與 空氣溫濕度時空變化規(guī)律研究 J 農(nóng)業(yè)機械學報 2024 55 5 368 378 15 康彩琴 康愛霞 定西地區(qū)冬季太陽能對日光溫室土壤的增溫效 果 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2024 16 149 150 159 16 侯佳靜 邯鄲不同日光溫室后墻保溫性能及應(yīng)用效果研究 D 邯 鄲 河北工程大學 2021 項目支持 寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃 2023BCF01022 作者簡介 張步馳 2001 男 山東濟寧人 碩士 研 究方向 資源利用與植物保護 E mail venus8341 通信作者 胡立盼 1988 男 河北石家莊人 副教授 博士 研究方向 設(shè)施園藝學研究 E mail xinonghulipan 曹凱 1987 男 陜西富縣人 副研究員 博士 研 究方向 設(shè)施園藝學研究 E mail kcao 引用信息 張步馳 龔劍暉 鮑恩財 等 寧夏地區(qū)不同類型光伏設(shè)施環(huán)境測試與分析 J 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 2025 45 9 13 19 表5 光伏溫室綜合對比 類型 優(yōu)點 缺點 適宜作物 光伏單體 塑料大棚 空氣溫濕度穩(wěn)定 土溫差異小 利于作 物根系吸收養(yǎng)分 平均光照強度低 宜種植耐陰作物 生長及產(chǎn)量可能受限 耐陰作物如葉菜類或部分花卉品種 光伏日光溫室 光照強度滿足大部分作物需求 空氣溫 濕度調(diào)節(jié)穩(wěn)定 土溫晝夜差異小 晝均溫波動范圍較大 土溫較高 香蕉等熱帶作物或部分塊莖類作物 它們的 根系能適宜較高的土溫 光伏輕簡化 日光溫室 光照充足 空氣濕度穩(wěn)定 晝夜均溫平均值相差10 左右 溫 差較大 土溫晝夜溫差大 白晝較高的土壤溫度有助于作物吸收礦質(zhì)營養(yǎng) 夜晚較低的土壤溫度使作物維持正常代謝 減 少能量消耗 可種植紅薯等此類作物 土溫差 異對其塊根膨大及營養(yǎng)物質(zhì)積累非常有利 光伏陰陽棚 光照強度滿足大部分作物需求 保溫效 果好 濕度穩(wěn)定 土溫較高 與日光溫室類似 宜種植根系耐熱類作物