CN114467569A - 一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统及方法，系统包括用于设置于水上的水面基础平台，水面基础平台上设置有温室大棚；温室大棚内设置有用于种植作物的种植设施，以及温湿度监控模块、人工补光灯和空调系统；水面基础平台之下设置有平台下补光灯，温室大棚顶部设置有光伏发电板，光伏发电板的电能分别用于向人工补光灯、空调系统和平台下补光灯供电，多余电量供给区域电网。本发明充分利用水域面积和鱼塘水面面积，开展温室现代设施农业+光伏的创新开发模式，降低了用地成本，增加了项目收入，不但可以解决用地成本高的问题，而且可以增加可再生能源发电份额，为区域的碳减排和现代农业转型做出贡献。
Description
技术领域
本发明属于温室种植养殖技术领域，具体涉及一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统及方法。
背景技术
中外实践证明，以玻璃温室或薄膜温室为代表的设施农业是现代农业的重要特征和主要内涵，设施也是大宗农业现代化的生力军和火车头，这是因为温室大棚等农业设施不仅克服了自然农业受制于不良气候而影响生产的难题，而且可以利用较少的土地资源实现增产增收，进而带动整个农业发展。
但由于目前农业用地的缺乏，特别是南方江浙一带，很难找到大片农业用地进行现代设施农业开发，农业用地面积匮乏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统及方法，以解决现有技术中，农业用地匮乏的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供了一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，包括用于设置于水上的水面基础平台，所述水面基础平台上设置有温室大棚；所述温室大棚内设置有用于种植作物的种植设施，以及温湿度监控模块、人工补光灯和空调系统；
所述水面基础平台之下设置有平台下补光灯，所述温室大棚顶部设置有光伏发电板，所述光伏发电板的电能分别用于向人工补光灯、空调系统和平台下补光灯供电，多余电量向区域电网售电或存储于储能电池。
可选的，所述种植设施包括设置于温室大棚内的种植架，所述种植架上设置有种植槽，所述种植槽连通有水循环供给装置或者营养液循环供给装置，所述人工补光灯设置于种植槽的上方。
可选的，所述水面基础平台为漂浮在水面上的漂浮基础平台，或者固定于水域某处的水上架空平台。
可选的，所述温室大棚选用薄膜温室或玻璃温室。
可选的，所述人工补光灯和平台下补光灯采用高压钠灯、荧光灯、LED灯中的任意一种。
可选的，所述种植槽分为上下两层，上层为作物种植区域，下层为鱼类养殖区域。
可选的，所述水循环供给装置或者营养液循环供给装置的水源来自于当前位置所处水域。
本发明的第二方面，提供了一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖方法，基于上述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，步骤如下：
光伏发电板所发电量供给人工补光灯、空调系统和平台下补光灯，多余电量供给区域电网进行售电或者存储于蓄电装置；
人工补光灯照明，对温室大棚内种植的作物进行补光；
平台下补光灯照明，对水面基础平台之下的水域空间进行补光；
温湿度监控模块采集温室大棚内的温湿度信号，空调系统通过设置于温室大棚内的空调口进行冷、热风输出，进而控制温室大棚内的温湿度。
可选的，种植槽上层为水培植物区域，下层为经济鱼类养殖区域，水培植物的根系位于种植槽下层；种植槽上部设置人工补光灯照明，满足植物生长光照需求。
可选的，种植槽下层设置加氧装置，满足鱼类及植物根系的供氧需求。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
1)南方拥有众多水域面积和鱼塘，本发明实施例提供的水上温室大棚光伏种植养殖系统，充分利用水域面积和鱼塘水面面积，开展温室现代设施农业+光伏的创新开发模式，降低了用地成本，增加了项目收入，不但可以解决用地成本高的问题，而且可以增加可再生能源发电份额，为区域的碳减排和现代农业转型做出贡献。
2)本发明实施例提供的水上温室大棚光伏种植养殖系统，在植物气候室上铺设光伏发电板，从而实现光伏发电与种植养殖系统全面积的耦合，从而就地消纳新能源光伏发电，节省电力费用，实现新能源发电的就地消纳。
3)本发明实施例提供的水上温室大棚光伏种植养殖系统，产生的废水经过处理后可直接排入基础平台下部的水体表面，平台下部水体可继续养鱼或其他水产品，如果存在光照不足，可利用基础平台下设立的补光灯进行补光。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的水上温室大棚光伏种植养殖系统结构示意图。
图2为本发明实施例中水上温室大棚耦合光伏种植养殖方法步骤流程图。
图中附图标记：1温室大棚；2种植架；3种植槽；4人工补光灯；5空调口；6室内温湿度监控模块；7水面基础平台；8水下桩基；9平台下补光灯；10水域；11光伏发电板。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
如图1所示，本发明实施例的第一方面，提供了一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，包括用于设置于水域10上的水面基础平台7，水面基础平台7上设置有温室大棚1；温室大棚1内设置有用于种植作物的种植设施，以及温湿度监控模块6、人工补光灯4和空调系统；空调系统通过设置于温室大棚1内的空调口5进行冷、热风输出，进而控制温室大棚1内的温湿度；水面基础平台7之下设置有平台下补光灯9，温室大棚1顶部设置有光伏发电板11，光伏发电板11的电能分别用于向人工补光灯4、空调系统和平台下补光灯9供电，多余电量供给区域电网，上网售电，或者存储于储能电池中。
作为本实施例的一种示例，南方拥有众多水域面积和鱼塘，因此充分的利用自然条件，上述中的水域为普通的自然界水体或者鱼塘。
本发明实施例提供的水上温室大棚光伏种植养殖系统，充分利用水域面积和鱼塘水面面积，开展温室现代设施农业+光伏的创新开发模式，降低了用地成本，增加了项目收入，不但可以解决用地成本高的问题，而且可以增加可再生能源发电份额，为区域的碳减排和现代农业转型做出贡献。在植物气候室上铺设光伏发电板，从而实现光伏发电与种植养殖系统全面积的耦合，从而就地消纳新能源光伏发电，节省电力费用，实现新能源发电的就地消纳。
作为本实施例的一种示例，人工补光灯4和平台下补光灯9采用高压钠灯、荧光灯、LED 灯中的任意一种，利用光伏发电板11、储能电池或者电网供电，给种植的植物、养殖的藻类或鱼类及其他动植物提供照明。
应用于本发明的实施例，种植设施包括设置于温室大棚1内的种植架2，种植架2上设置有种植槽3，种植槽3连通有水循环供给装置或者营养液循环供给装置，人工补光灯4设置于种植槽3的上方。在其他的一些实施例中，种植槽3内部还接入供氧装置，为种植槽3 内的水或者营养液输氧气。
作为本实施例的一种示例，种植架2包括框架和种植平台，多层种植平台设置于种植架上，每个种植平台上均设置多个种植槽，种植平台层间或架间布置人工补光灯4满足植物或动物光照需求。作为本实施例的一种典型示例，所种植的植物品种为蔬菜、水稻等水生植物中的任意一种或者组合。
应用于本发明的实施例，水面基础平台7为漂浮在水面上的漂浮基础平台，或者固定于水域某处的水上架空平台。
作为本实施例的一种示例，水面基础平台7为水上架空平台，水体中设置有水下桩基8，水下桩基8的顶部位于水面之上，水面基础平台7固定在水下桩基8顶部。
应用于本发明的实施例，温室大棚1选用彩钢板人工气候温室、薄膜温室或玻璃温室。例如荷兰玻璃温室、塑料薄膜温室等，可以根据实际条件如成本、环境等综合考虑来选择。
在本发明的一些其他实施例中，种植槽3为种植架上设置的单层或多层的经济鱼类养殖种植槽。经济鱼类养殖种植槽分为上下两层时，上层为经济作物种植区域，例如蔬菜等，下层为鱼类养殖区域，水循环供给装置或者营养液循环供给装置的水源来自于当前位置所处水域，并且供氧装置为鱼类以及植物根系提供氧气，利用人工环境监控手段控制养殖水槽内的水质和水温，废水排入基础平台下方的水面，平台下部水体可继续养鱼或其他水产品，如果存在光照不足，可利用水面基础平台7下设立的平台下补光灯9进行补光。
如图2所示，本发明实施例的第二方面，提供了一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖方法，步骤如下：
调研区域内适于种植的经济作物或养殖的经济鱼类或经济动物，规划水上温室种植养殖的规模，确定最终种植、养殖的品种；
根据项目投资回报评估，设计温室大棚1的类型，选择全保温遮光的彩钢板人工气候温室、荷兰玻璃温室、塑料薄膜温室中的任意一种；
温室大棚1屋顶铺设光伏发电板11，并配备一定容量的储能电池，满足大棚内人工补光灯4及空调系统的用电需求，剩余的发电量送至电网上网；
设计温室大棚1内设置单层或多层种植架2，架上布置种植槽/盘/箱；在其他一些实施例中，种植槽3内有水或者营养液，水面或者营养液面之上设置有植物种植板，植物种在植物种植板，根系位于植物种植板下面的液体中，茎叶等位于液面之上，同时设置氧气或者空气补充装置连通如液面之内。
如果进行水培植物种植或经济鱼类养殖，种植槽3上层为水培植物区域，下层为经济鱼类养殖区域，水培植物的根系位于种植槽3下层；种植槽3上部设置人工补光灯4照明，满足植物生长光照需求。种植槽3下层设置加氧装置，满足鱼类及植物根系的供氧需求，最终的废水排入基础平台下的水面；如果进行土壤或基质种植经济作物，设置水或水肥灌溉装置，满足作物用水及养料的供给。
光伏发电板11所发电量供给人工补光灯4、空调系统和平台下补光灯9，多余电量供给区域电网进行售电或者存储于蓄电装置。
人工补光灯4照明，对温室大棚1内种植的作物进行补光，补光时，可以通过设置控制器以及光照传感器等装置，定时、定量的控制人工补光灯4补充光照。
平台下补光灯9照明，对水面基础平台7之下的水域空间进行补光，平台下补光的目的是为水下的动植物营造一个类似于自然光照的环境。
温湿度监控模块6采集温室大棚1内的温湿度信号，空调系统通过设置于温室大棚1 内的空调口进行冷、热风输出，进而控制温室大棚1内的温湿度。同时，还可以设置二氧化碳监控模块和二氧化碳补充装置，当二氧化碳浓度低于设定值时，启动二氧化碳补充装置，为温室大棚1内补充二氧化碳。
在其他的一些实施例中，水培植物或经济鱼类养殖也可耦合做鱼菜共生，水面种植水培植物，水下养殖经济鱼类；人工环境种植养殖架设立单层或多层鱼菜共生养殖池，植物上部设置人工补光灯4照明，满足植物生长光照需求。在其他的一些实施例中，鱼菜共生的循环水设置加氧装置，满足鱼菜共生水体内鱼类及植物根系的供氧需求。
本发明实施例水上温室大棚耦合光伏种植养殖方法，能够充分利用水域面积和鱼塘水面面积，降低了用地成本，不但可以解决用地成本高的问题，还可以增加可再生能源发电份额，为区域的碳减排和现代农业转型做出贡献。而且通过在植物气候室上铺设光伏发电板，从而实现光伏发电与种植养殖系统全面积的耦合，从而就地消纳新能源光伏发电，节省电力费用，实现新能源发电的就地消纳。并且增加了项目的收入，一举多得。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，包括用于设置于水上的水面基础平台(7)，所述水面基础平台(7)上设置有温室大棚(1)；所述温室大棚(1)内设置有用于种植作物的种植设施，以及温湿度监控模块(6)、人工补光灯(4)和空调系统；
所述水面基础平台(7)之下设置有平台下补光灯(9)，所述温室大棚(1)顶部设置有光伏发电板(11)，所述光伏发电板(11)的电能分别用于向人工补光灯(4)、空调系统和平台下补光灯(9)供电，多余电量向区域电网售电或存储于储能电池。
2.根据权利要求1所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，所述种植设施包括设置于温室大棚(1)内的种植架(2)，所述种植架(2)上设置有种植槽(3)，所述种植槽(3)连通有水循环供给装置或者营养液循环供给装置，所述人工补光灯(4)设置于种植槽(3)的上方。
3.根据权利要求1所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，所述水面基础平台(7)为漂浮在水面上的漂浮基础平台，或者固定于水域某处的水上架空平台。
4.根据权利要求1所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，所述温室大棚(1)选用薄膜温室或玻璃温室。
5.根据权利要求1所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，所述人工补光灯(4)和平台下补光灯(9)采用高压钠灯、荧光灯、LED灯中的任意一种。
6.根据权利要求2所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，所述种植槽(3)分为上下两层，上层为作物种植区域，下层为鱼类养殖区域。
7.根据权利要求2所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，所述水循环供给装置或者营养液循环供给装置的水源来自于当前位置所处水域。
8.一种水上温室大棚耦合光伏种植养殖方法，基于权利要求1～7任一项所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖系统，其特征在于，步骤如下：
光伏发电板(11)所发电量供给人工补光灯(4)、空调系统和平台下补光灯(9)，多余电量供给区域电网进行售电或者存储于蓄电装置；
人工补光灯(4)照明，对温室大棚(1)内种植的作物进行补光；
平台下补光灯(9)照明，对水面基础平台(7)之下的水域空间进行补光；
温湿度监控模块(6)采集温室大棚(1)内的温湿度信号，空调系统通过设置于温室大棚(1)内的空调口进行冷、热风输出，进而控制温室大棚(1)内的温湿度。
9.根据权利要求8所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖方法，其特征在于，种植槽(3)上层为水培植物区域，下层为经济鱼类养殖区域，水培植物的根系位于种植槽(3)下层；种植槽(3)上部设置人工补光灯(4)照明，满足植物生长光照需求。
10.根据权利要求9所述的水上温室大棚耦合光伏种植养殖方法，其特征在于，种植槽(3)下层设置加氧装置，满足鱼类及植物根系的供氧需求。
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