CN202444888U - 集光伏发电、特征光谱led照明一体的多功能农业设施 - Google Patents

集光伏发电、特征光谱led照明一体的多功能农业设施 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种农业设施，特别是一种集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，包括具有顶棚和侧壁的温室，其特征在于：所述温室顶棚设有分光式薄膜太阳能电池板，所述分光式薄膜太阳能电池板可吸收太阳光中短波波段（570nm以下）的光并透过部分长波波段（600nm以上）的光，以同时进行光伏发电及为所栽培植物提供所需光照；所述温室内设有特征光谱LED灯，所述特征光谱LED灯所发出光的光谱及半波宽度与所栽培植物的特征光谱相适合，以满足植物生长的需求。该设施不仅节能省电，而且利于植物生长，有利于提高农产品的产量和品质。

Description

集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施
技术领域
本实用新型涉及一种农业设施，特别是一种集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施。
背景技术
太阳能是可再生的绿色能源，开发利用太阳能成为一项重要的可持续发展能源战略决策，受到各国政府的高度重视，光伏发电是太阳能资源利用最为重要的研究领域之一，自1997年美国和欧洲相继宣布“百万屋顶光伏计划”，日本实施“屋顶光伏计划”以来，光伏发电已进入加速发展阶段。太阳电池是光伏发电的核心器件，太阳电池的生产属于高新技术产业，随着太阳能光伏发电技术的进步，太阳电池的应用已经从军事领域、航天领域逐步的进入到工业、商业、农业、 通信、家用电器以及公用设施等部门，光伏建筑一体化（building integrated photovoltaic，BIPV）将成为光伏发电最重要的应用领域之一。把光伏发电与农业设施一体化建设也将是现代农业设施发展的重要方向之一。
我们知道太阳光谱中可见光部分仅占全部太阳辐射52%，不可见的红外光线占43%，而紫外线占有5%。叶绿素吸收最多的是红光，同时作用也是最大，黄光次之，蓝紫光的同化效率仅为红光的14%。目前太阳电池用来发电的光是太阳光谱的短波部分，而对于长波的红光和红外线几乎不能利用，这正好与植物吸收的光谱互补，研制出对短波高效吸收、对长波完全透明的薄膜太阳电池并用作农业设施的屋顶，一举两得，即可发电又可成为建筑体的一部分，对于太阳光谱的能量也可实现全波段利用。再者，各种害虫都是复眼，其视觉系统只对蓝紫光敏感，该设施将害虫敏感的蓝紫光及紫外线用于发电，相当于隔绝蓝紫光，害虫就以为种植物系统是黑的，因而不会进入，这样就有利于在设施里生产无公害的农产品。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，该设施不仅节能省电，而且利于植物生长，有利于提高农产品的产量和品质。
本实用新型的目的是这样实现的：一种集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，包括具有顶棚和侧壁的温室，其特征在于：所述温室顶棚设有分光式薄膜太阳能电池板，所述分光式薄膜太阳能电池板可吸收太阳光中短波波段（570nm以下）的光并透过部分长波波段（600nm以上）的光，以同时进行光伏发电及为所栽培植物提供所需光照；所述温室内设有特征光谱LED灯，所述特征光谱LED灯所发出光的光谱及半波宽度与所栽培植物的特征光谱相适合，以满足植物生长的需求。
该设施还包括一智能控制装置，所述智能控制装置用于自动控制光伏发电和特征光谱LED灯照明的时间、周期。所述温室内分别设有温度传感器、湿度传感器、照度传感器、温度调节装置和湿度调节装置，所述智能控制装置的输入端与所述温度传感器、湿度传感器和照度传感器相连接，输出端与所述温度调节装置、湿度调节装置和特征光谱LED灯相连接，以控制温室内的温湿度和照度。
本实用新型的有益效果是以新型分光式薄膜太阳电池充当其屋顶，构建一套屋顶太阳能发电系统，为该系统的其它设备（如LED灯、空调等）提供电力；设施内根据所栽培植物安装特征光谱LED灯，通过调节光照时间与强度，促进植物生长，生产无公害的农产品，不仅能够提高农产品的产量和品质而且能够调节产品上市时间，提高其经济效益。设施内设置有多种传感器和一个智能控制装置，能够实现对光伏发电系统、照明系统和植物栽培系统的各种数据进行处理并根据要求进行控制，使整个设施能够按照植物栽培的需求进行运转。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是本实用新型实施例的控制系统示意图。
图中，1、分光式薄膜太阳能电池板，2、透光玻璃顶棚，3、透光玻璃侧壁，4、不透光墙体，5、地墙。
具体实施方式
本实用新型集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，包括具有顶棚和侧壁的温室，其特征在于：所述温室顶棚设有分光式薄膜太阳能电池板，所述分光式薄膜太阳能电池板可吸收太阳光中短波波段（570nm以下）的光并透过部分长波波段（600nm以上）的光，以同时进行光伏发电及为所栽培植物提供所需光照；所述温室内设有特征光谱LED灯，所述特征光谱LED灯所发出光的光谱及半波宽度与所栽培植物的特征光谱相适合，以满足植物生长的需求。
上述分光式薄膜太阳能电池板由多结太阳能电池芯片组成，所述分光式薄膜太阳能电池板对太阳光中长波波段（600nm以上）的光的透过率大于50%。
上述温室的顶棚设有多个分光式薄膜太阳能电池板，在本实用新型较佳实施例中，所述分光式薄膜太阳能电池板所占面积为顶棚总面积的75%，也可根据设施内所栽培的植物品种确定。
上述温室的顶棚除了分光式薄膜太阳能电池板外均为透光玻璃，侧壁的下侧部为不透光墙体，上侧部为透光玻璃和透气窗。在本实用新型的另一实施例中，上述温室侧壁的上侧部也设有分光式薄膜太阳能电池板或柔性薄膜太阳能电池板。
为了实现设施的智能控制，该设施还包括一智能控制装置，所述智能控制装置用于自动控制光伏发电和特征光谱LED灯照明的时间、周期。
上述温室内分别设有温度传感器、湿度传感器、照度传感器、温度调节装置和湿度调节装置，所述智能控制装置的输入端与所述温度传感器、湿度传感器和照度传感器相连接，输出端与所述温度调节装置、湿度调节装置和特征光谱LED灯相连接，以控制温室内的温湿度和照度。
上述智能控制装置中存储有所栽培植物的生理习性信息（包括所需温度、湿度、照度等），以控制温室内的温湿度和照度满足植物生长的需求。
该设施内还设有喷灌装置，智能控制装置可根据所栽培植物的生理习性信息或外部设备的输入，控制喷灌装置工作。
上述温室内设有发光光谱范围不同的多种特征光谱LED灯，所述智能控制装置中存储有不同栽培植物种类与特征光谱LED灯的对应关系信息，所述智能控制装置可根据预设的时间周期或外部设备的输入改变各特征光谱LED灯的工作状态。
在本发明的一实施例中，上述植物栽培设施为西红柿等蔬菜栽培设施，所述特征光谱LED灯的所发出光的光谱范围为：430nm~480nm和630 nm~690nm，而且两种灯的强度和光照的周期不同。
在本发明的另一实施例中，上述植物栽培设施为百合花等花卉栽培设施，所述特征光谱LED灯的所发出光的光谱范围为：400nm~500nm和620nm~720nm，而且两种灯的强度和光照的周期不同。
该设施既是一座小型光伏发电站，又是一座高效的农业设施，由于它不仅节约土地资源，而且可以节约投资，可以适应城市园艺设施和建设社会主义新农村的需要并造福于人类。根据国家“太阳能光伏产业十二×五发展规划”将太阳能农业屋顶划定为示范项目，享受国家补贴，国家给予1.15元/度的上网电价并由国家电网统一收购，为农民创造更多收入。
在该设施里可根据种植的园艺植物的品种配置相应的特征光谱LED灯，根据其生长的规律实时开启，以促进其生长，提高其产量和品质，缩短植物成熟周期，调节产品的上市时间，提高其种植的经济效益。本项目将优先应用在蔬菜和花卉种植上，将为广大市民提供无公害蔬菜和花卉的同时实现大面积太阳能发电，成为城市园艺和新型农业的经济增长点。
本实用新型可以在我国城市和广大农村推广，能够为城市园艺设施和建设社会主义新农村和发展现代农业生产提供新的技术支持，它既能提升农业品质和效益又能节约土地资源和提供绿色能源，使城市园艺设施和农村农业设施的发展迈进一大步，因此将具有广阔的市场。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.一种集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，包括具有顶棚和侧壁的温室，其特征在于：所述温室顶棚设有分光式薄膜太阳能电池板，所述分光式薄膜太阳能电池板可吸收太阳光中短波波段的光并透过部分长波波段的光，以同时进行光伏发电及为所栽培植物提供所需光照；所述温室内设有特征光谱LED灯，所述特征光谱LED灯所发出光的光谱及半波宽度与所栽培植物的特征光谱相适合，以满足植物生长的需求。
2.根据权利要求1所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：所述分光式薄膜太阳能电池板由多结太阳能电池芯片组成，所述分光式薄膜太阳能电池板对太阳光中长波波段的光的透过率大于50%。
3.根据权利要求1所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：所述温室的顶棚设有多个分光式薄膜太阳能电池板，所述分光式薄膜太阳能电池板所占面积为顶棚总面积的75%。
4.根据权利要求1所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：所述温室的顶棚除了分光式薄膜太阳能电池板外均为透光玻璃，侧壁的下侧部为不透光墙体，上侧部为透光玻璃和透气窗。
5.根据权利要求4所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：所述温室侧壁的上侧部也设有分光式薄膜太阳能电池板或柔性薄膜太阳能电池板。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：还包括一智能控制装置，所述智能控制装置用于自动控制光伏发电和特征光谱LED灯照明的时间、周期。
7.根据权利要求6所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：所述温室内分别设有温度传感器、湿度传感器、照度传感器、温度调节装置和湿度调节装置，所述智能控制装置的输入端与所述温度传感器、湿度传感器和照度传感器相连接，输出端与所述温度调节装置、湿度调节装置和特征光谱LED灯相连接，以控制温室内的温湿度和照度。
8.根据权利要求7所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：所述智能控制装置中存储有所栽培植物的生理习性信息，以控制温室内的温湿度和照度满足植物生长的需求。
9.根据权利要求6所述的集光伏发电、特征光谱LED照明一体的多功能农业设施，其特征在于：所述温室内设有发光光谱范围不同的多种特征光谱LED灯，所述智能控制装置中存储有不同栽培植物种类与特征光谱LED灯的对应关系信息，所述智能控制装置可根据预设的时间周期或外部设备的输入改变各特征光谱LED灯的工作状态。
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