青海省光伏日光溫室主要結構形式

土墻日光溫室+后置光伏

該類型位于青海省大通縣蔬菜園區(qū)，利用原有的半地下式土墻日光溫室為基礎，將土墻結構的日光溫室后墻中澆筑鋼立柱，后墻外再立一鋼架立柱，形成2道立柱，支撐光伏板，建造而成的光伏日光溫室，即生產種植蔬菜果品，又進行光伏發(fā)電，并利用光伏發(fā)電在冬季通過電熱轉化補充溫室溫度，實現(xiàn)溫室高效生產。

日光溫室的結構參數為跨度10 m，后墻和山墻為機械碾壓土墻，墻體厚度為底部(±0.000m處)3.6~4.0 m，墻體頂高處厚度為1.80~2.00 m，溫室高度4.3 m，溫室后坡仰角43°，溫室長度依據當地地形確定，為70~86 m，溫室凈面積670 m2以上，畦面下深0.8~1.4 m，成半地下式（或坑式）溫室。前后溫室間距6 m，座北朝南，偏西5~7°，溫室骨架為間隔距離1米的桁架鋼框架結構，溫室內有鋼管或砼預制件的中立柱。前坎為砼澆筑圈梁，前棚用0.12 mm棚膜，采用中置式電動卷簾結構的保溫被進行夜間保溫。

土墻日光溫室+前置光伏

該類型位于青海省互助縣蔬菜園區(qū)，利用原有的日光溫室建造光伏溫室，其結構與上圖溫室結構相同，不同的是，該類型光伏溫室是將土墻結構的日光溫室前棚面加裝鋼架支撐光伏板，后墻頂端加一預埋件的砼澆筑橫梁，連接立柱支撐光伏板框架體，光伏板置于鋼框架上，橫向連通，每2道中間留空，用于溫室光照。日光溫室的結構參數相同于上述的土墻日光溫室。

土墻日光溫室+頂平鋪光伏

該溫室位于青海省湟中縣李家山設施農業(yè)基地，利用土墻日光溫室，在溫室墻體外加裝高于溫室高度1 m以上的鋼架，在鋼架上平鋪光伏板，光伏板間隔距離3~5 m，構建成頂平鋪式光伏日光溫室，現(xiàn)已拆除。

上述3種光伏日光溫室是利用原有的日光溫室建造光伏溫室，此種光伏日光溫室是新建光伏日光溫室，位于青海省同仁縣設施園區(qū)，該光伏溫室采用間隔距離1 m的無立柱桁架鋼骨架，墻體為框架結構填充加氣磚，溫室跨度9 m，光伏系統(tǒng)采用1立柱支撐光伏板，立柱置于溫室內后墻前的通道上，頂穿后屋面的結構。

不同光伏日光溫室的特點

利用舊棚建造的光伏溫室減少光照、影響生產

前3種光伏日光溫室全部為利用現(xiàn)有的日光溫室結構，加裝光伏建造完成。從實際看，對后面的溫室產生了不同程度的遮光，特別是冬季遮光時間比較長，影響了溫室內蔬菜果品的正常生長，主要原因是原有溫室跨度、高度、溫室間距都是經過設計與計算分析后建造的，特別是棚間距離保證了前后溫室在冬至時都能夠達到光照，確保溫室獲得最大的熱量。其中，土墻日光溫室+前置光伏結構影響最大，基本上一年四季難以使溫室獲得充足的光照，采用前棚面上加裝光伏板后，遮光面積占比大，造成后溫室內植物生長難以獲得最大光照，以至于放棄了蔬菜種植，使原有的設施蔬菜生產基地成為光伏發(fā)電基地。

舊棚建改造的光伏溫室影響現(xiàn)有溫室結構

土墻日光溫室+后置光伏中，光伏板立柱是加裝的，在溫室后墻體中挖深洞澆筑立柱，與后屋面緊密相連，由于光伏板承載風的面積大，當遇到大風天氣時，放置于溫室頂部的光伏板造成搖動，對相連的后墻和后屋面的保溫性和溫室的密閉性造成一定的損害，應在建筑結構上的聯(lián)結應該分離，形成獨立支撐結構比較適合于風大地區(qū)。其次是放置于日光溫室頂部的光伏板在降水時，形成了集水面，對土墻形成了淋蝕效應，素土結構的后墻和后屋面長期雨水沖刷淋蝕后，損壞了溫室墻體結構，特別是強降水過程和部分持續(xù)降水地區(qū)易出現(xiàn)后墻體坍塌和淋洞，需要耗費大量人力物力進行維修。

新建光伏溫室熱橋面積大、保溫性能差

加氣塊框架結構日光溫室+后置光伏是新建的光伏日光溫室，棚間距離的設計保證了前后光伏溫室互不影響光照。但光伏板布置于穿后屋面的立柱上，一是在施工上難以對后屋面進行密閉性處理，二是穿頂的鋼立柱貫穿日光溫室后屋面內外，形成載熱面積大的熱傳導體，造成溫室大量熱量散失，三是鋼立柱支撐光伏板后，受到大風的影響大，光伏板晃動后使后屋面與立柱的縫隙越來越大，成為該溫室嚴重散熱通道。四是光伏板距離溫室屋脊距離大，光伏板高懸與頂部，對于后面的溫室采光影響大，可降低高度，適宜高度為卷起的保溫被不影響光伏板光照，正常發(fā)電。 

電力經濟效益

假設采用土墻日光溫室+前置光伏結構進行建設，每個大棚占地667 m2來計算，頂部組件為一個光伏系統(tǒng)，大棚頂部組件為5排22列，每2列為一組共11組，每2組隔2 m作為透光，共需要110塊組件，假設采用325 Wp 的組件，傾角選用45°，峰值日照小時數用1629 h，裝機量為35.75 kW，考慮組件衰減效率為98.00%，系統(tǒng)效率為83.29%，年發(fā)電量可達47535.28 kW?h，節(jié)約煤炭14562 t，按照青海電網與光伏企業(yè)的實際結算價0.2277元/kW?h來計算發(fā)電年收益大概為10823.8元，其余光伏日光溫室發(fā)電量計算過程與土墻日光溫室+前置光伏結構計算一致，在計算過程中考慮組件的安裝傾角即可。但是綜合多方考慮將發(fā)出的電力用于溫室用電和農業(yè)用電經濟效益較高。

發(fā)展建議

改進現(xiàn)有光伏日光溫室結構

光伏日光溫室是新型的日光溫室結構，即要保證設施內植物的正常生長[3]，又要利用設施基地的空間建造光伏電站發(fā)電，但目前看，沒有科學合理的光伏日光溫室結構，需要盡早開展該類型日光溫室的設計研究，為今后的大規(guī)模建造提供技術支撐。

增加聯(lián)結分離設計

舊棚利用型光伏溫室和新建光伏日光溫室設計中，光伏和日光溫室在建筑結構上的聯(lián)結應分離設計，形成相對獨立的光伏板支撐結構，不造成對溫室的影響為宜，特別是風沙比較大的地區(qū)。對光伏板集水面易于造成淋蝕的后前提頂部和后屋面進行防水處理，同時，也可以建立雨水集水系統(tǒng)，進一步利用降水資源循環(huán)利用。

調節(jié)光照影響

利用舊棚建造的光伏溫室，光照影響難以改善，為增加溫室內植物產量和質量，比較有效的方法有四種，一是調整種植結構，改種耐陰和耐低溫植物品種，打造青海省有機食用菌生產基地和高原夏季冷涼蔬菜基地或根據溫室內前后不同的光照條件配置對光照要求不同的植物，東西向起壟種植。二是對日光溫室進行光補充，可以在溫室內增加LED補光系統(tǒng)，增加光照。三是熱量補充，利用電熱轉換設施對溫室進行熱量補充。四是采用新型日光溫室專用的塑料薄膜，如PO膜等，增加日光溫室棚面的透光率，提高產量和質量。