光伏日光温室的性能分析与应用研究

【摘要】：为探索光伏发电系统在设施农业领域中的实际应用情况与发展潜力，本文对陕西省延安市安塞县18kW光伏日光温室夏季光环境与番茄生长情况、杨凌地区2kW光伏日光温室冬季室内外光环境与热环境、以及对系统发电量和室外太阳总辐射进行监测，并以杨凌温室为例详细的介绍了光伏日光温室的设计方案。通过与普通塑料薄膜日光温室内环境数据对比，及对光伏日光温室内部环境的分析，结果表明： 1）在非晶硅电池组件和PC板1:1比例布局下，夏季晴天光伏日光温室在正午前后2小时内的总辐射（0.3-3μm）透过率为38.7%，光合有效光量子流密度（400-700nm）透过率为38.9%，分别比塑料薄膜日光温室低30.3%和17.6%；而阴天时总辐射透过率为34.6%，光合有效光量子流密度透过率为31.1%，分别比塑料薄膜日光温室低15.8%与9.4%。此时间段内，晴天光伏日光温室可比塑料薄膜日光温室多阻挡3949.8kJ/m2热量进入室内。两栋温室内番茄株高在开花期（23-44d）差异显著，表现为光伏日光温室塑料薄膜日光温室；茎粗则反之，且只在开花初期（23-29d）差异显著，但果实产量与品质无显著性差异 2）光伏日光温室一月份平均透光率为33%，比塑料薄膜日光温室低11.6%。晴天的最大光照度为26927lux，阴天为6968lux，分别比塑料薄膜日光温室低6061lux、3177lux。光伏日光温室内晴天PC板的平均透光率为51%，而由非晶硅电池组件与PC板构成的倾斜平面的平均透光率变化范围为34.7%-41.7%；阴天时倾斜平面的平均透光率变化范围为19.9%-27.8%，与PC板相差不是很大。 3）光伏日光温室内空气温度随高度增加而减小，同样天气下，PC板下的空气平均温度比非晶硅电池组件下的空气平均温度高；0.5m处的最低温度比1.0m处和1.5m处最低空气温度高；连阴天室内30cm深土壤平均温度比15cm深土壤温度高；晴天室内15cm处的土壤最高温度和平均温度分别比30cm处土壤温度高。 4）单位千瓦光伏发电系统在1月份的发电功率为0.309kW；系统日发电量最大值为9.544kWh，最小值为1.414kWh；系统发电量与太阳总辐射呈现显著性正相关关系，且晴天的相关性系数大于阴天。 【关键词】：光伏系统 日光温室 光环境 发电量
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S625.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究进展11-13
• 1.2.1 国外研究进展11-12
• 1.2.2 国内研究进展12-13
• 1.2.3 光伏发电技术在温室应用研究中存在的问题13
• 1.3 研究目的与内容13-14
• 1.3.1 研究目的13-14
• 1.3.2 研究内容14
• 1.4 技术路线与方法14-16
• 第二章 日光温室独立光伏发电系统的设计16-23
• 2.1 设计总则16
• 2.2 系统容量的设计16-20
• 2.2.1 当地太阳能资源与自然条件16-17
• 2.2.2 负载和组件类型17-19
• 2.2.3 光伏组件阵列的设计19
• 2.2.4 光伏阵列的角度19-20
• 2.3 蓄电池的选择20
• 2.4 光伏发电系统配套设备20-21
• 2.4.1 光伏系统部件20-21
• 2.4.2 光伏监测系统21
• 2.5 光伏日光温室运行过程中存在的问题21-23
• 第三章 光伏日光温室冬季性能分析与应用研究23-48
• 3.1 供试温室23-24
• 3.2 测试内容和方法24-27
• 3.2.1 测试内容24
• 3.2.2 测试方法24-27
• 3.3 结果与分析27-46
• 3.3.1 光环境分析27-36
• 3.3.2 热环境分析36-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 光伏日光温室夏季性能分析与应用研究48-59
• 4.1 供试温室48-49
• 4.2 测试内容和方法49-51
• 4.2.1 测试内容49-50
• 4.2.2 测试方法50-51
• 4.3 结果与分析51-57
• 4.3.1 典型晴天日光温室室内外光环境分析51-54
• 4.3.2 典型阴天日光温室室内外光环境分析54-56
• 4.3.3 不同温室对番茄生长发育和品质的影响56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 日光温室光伏发电系统的发电量及效应分析59-71
• 5.1 日光温室光伏发电系统的装置59-60
• 5.2 光伏日光温室的发电量60-68
• 5.2.1 冬季期间光伏日光温室发电量分析60-62
• 5.2.2 典型天气光伏日光温室发电量分析62-66
• 5.2.3 光伏日光温室发电量预测66-68
• 5.3 光伏日光温室效益分析68-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 结论与讨论71-73
• 6.1 结论71
• 6.2 讨论71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 作者简介77
• 在读期间发表的主要论文77
• 在读期间主要参与的科研项目77

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