一种高效农光互补现代生态农业系统的制作方法

本发明涉及现代生态农业，更具体涉及光伏生态农业，可广泛应用于当代生态农业、循环农业与低碳农业建设。

背景技术：

生态农业(eco，eco-agriculture)是按照生态学原理和生态经济规律，因地制宜地设计、组装、调整和管理农业生产和农村经济的系统工程体系。伴随着石油农业的高效产出，是化肥农药的高投入，土壤侵蚀、化肥农药污染、能源危机、食品安全等问题也逐渐浮现出来。生态农业作为当今世界农业发展的新潮流，已受到世界的青睐，也已经成为我国农业转变发展方式的必由之路。

2006年，农业部选择100个县1000个村开展百县千村“生态家园富民试点村”建设，农业部筛选出了十大生态农业系统：北方“四位一体”生态系统；南方“猪-沼-果”生态系统；平原农林牧复合生态系统；草地生态恢复与持续利用生态系统；生态种植系统；生态畜牧业生产系统；生态渔业系统；丘陵山区小流域综合治理系统；设施生态农业系统；休闲生态农业系统。以上生态农业系统主要功能仍是以农产品生产为主，能源转化效率低，土地产出率较低，经济效益不显著。

近年来，随着政府重视和大力推广，我国光伏电站的建设总量快速增长。国家能源局数据显示，截至2015年底，全国光伏累计装机量约43gw，86％是位于西部的集中式大型光伏地面电站。由于当地消纳能力有限、外输通道建设滞后，我国西北地区出现了较为严重的弃光问题。《2015年-2016年中国光伏产业年度报告》中记载，2015年，我国全年累计弃光电量为46.5亿千瓦时，全部集中在了西北地区的甘肃、青海、新疆、宁夏四省区，“弃光率”达到了17.08％。光伏地面电站占有的大量土地或将闲置与撂荒。中东部省份用电需求大，光伏装机占比较低，可开发利用空间巨大，但是由于用地较大，与农业用地形成矛盾。

农光互补发电系统，将农业和光伏发展结合起来，为农业种植预留出充足的生长空间，实现土地的多层次开发利用。目前，光伏发电和农业生产耦合形成的光伏农业成为了新的生态农业系统。具体形式有：菌菇光伏系统、渔光互补系统、蔬菜(瓜果)光伏系统、畜禽(牧业)光伏系统、林光系统、药材光伏系统、生态光伏系统、热电光系统、服(“三产”)光系统休闲观光旅游、水利光系统。

由于发展较晚，现在光伏农业系统存在以下关键环节急需解决：一是作(植)物筛选缺乏科学依据，往往是根据经验种植；二是光伏板高度和倾角设计与作(植)物不匹配，作(植)物难以管理，光伏维护不便。在此背景下，开发一种基于量化手段的农光互补高效生态农业系统，满足精准光伏农业生态设计需要，对于推动光伏农业升级转型意义重大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高效农光互补现代生态农业系统，其主要特点是光伏电站运维与作物耕种收获便利，农作物按光生态型布设，整个系统光能利用率高、综合产出高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统，所属系统由若干个光伏农业单元组成，所述光伏农业单元由光伏组串、光伏组件、阴生(耐阴)作(植)物、中性作(植)物、农业空间、地面种植区、支架系统与运维通道构成。

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统技术方案中，所述光伏组串由若干光伏组件串并联后组装而成，光伏组件主要包括单晶硅太阳能电池板、多晶硅太阳能电池板、非晶硅薄膜太阳能电池板与太阳能吸热板，但不限于以上太阳能利用组件。

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统技术方案中，所述作(植)物的光生态型包括两种，一种属于阴生作(植)物或者耐阴作(植)物，一种属于中性作(植)物，所述作(植)物栽培方式可以为盆栽也可以直接种植在地面上。

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统技术方案中，所述农业空间位于光伏组串电池板下方与地面上方构成的空间区域，所述空间区域大小可参考作(植)物高度而定，所述空间区域大小可通过光伏组件倾角与支架高度进行调整。

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统技术方案中，所述地面种植区分为阴生作(植)物种植区与中性作(植)物种植区，分别位于光伏组串低端与高端，分界线由日均累积光合有效辐射确定。

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统技术方案中，所述支架系统为固定安装型，材质包括混凝土支架、钢支架和铝合金支架。

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统技术方案中，所述运维通道不种植作物，布设集水、排水与灌溉管路，位于光伏组串支架系统的低端前边和高端后边。

本发明提供的一种高效农光互补现代生态农业系统技术方案中，所述阴生作(植)物或者耐阴作(植)物种植在阴生作(植)物种植区，中性作(植)物种植在中性作(植)物种植区。

采用上述技术方案，本发明相比现有生态农业系统具有的有益效果：

本发明提供一种全新的高效农光互补现代生态农业系统，具体的说，就是1)精准性高，即先对光伏组串下种植空间依据太阳辐射强度进行量化检测，再对种植地面进行分区，选择合适的光生态型作(植)物种植，可以满足作(植)物的光需要，保证作(植)物健康生长；2)产出率高，光伏组件倾角设计首先满足发电量达到最大，再依据作(植)物高度适当调整支架高度，满足作(植)物生长周期需要和耕种管理收割需要，有效提高作物经济产量或者植物生物量，整个系统产出和效益达到最高；3)经济适用，在光伏组串前段设置有运维通道，通道不种植植物，将集水、排水与灌溉管路集成布设在运维通道内，又便于光伏组件清扫运维使用，又有利于作(植)物耕种收管理。

附图说明

图1是本发明光伏农业单元结构示意图；

图2是本发明光伏农业单元侧视图；

图3是实施例1主视图；

图4是实施例2主视图；

附图标记说明：光伏农业单元1，光伏组串2，光伏组件3，阴生(耐阴)作(植)物，中性作(植)物5，农业空间6，中性作(植)物种植区7，阴生(耐阴)作(植)物种植区8，光伏支架系统9，运维通道10。

实施例1主视图。

实施例2主视图。

具体实施方式

为了更好理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作详细说明，未详加说明的按本领域现有技术。本发明要求保护的范围不单限于实施例表示的范围：

实施例1：某光伏农业项目准备种植中草药，假设场址位于东经e101°53′29.13″，北纬n26°25′40.82″，光伏组串长5.3米，宽3.28米。在保证全年发电量最大前提下，通过专业软件可以计算出光伏组串(2)的和地面最佳倾角为25°～28°，农业空间6栽培阴生中草药(4)与中性中草药(5)，由于中草药品种的直立高度处在20～150cm之间，考虑人工耕种收等操作方便，光伏组件支架系统(9)前端高度设计为150cm，后端支架系统高度依据坡度而定。采用专用软件计算8：0～18：00之间，光伏组串(2)下的日均累积光合有效辐射，对其投影遮挡地面进行光合有效辐射分区，并选择经济效益高的中草药品种，整理种植地面土壤，按照需光特点分别栽培在中性植物种植区(7)和阴生植物种植区(8)。灌溉系统布设在运维通道(10)上，光伏组件清洗和维护时，人员站在运维通道进行。

实施例2：

考虑到阴生作(植)物管理方便，将实施例1中的中性作(植)物由地面种植方式改为无土栽培方式，将中性作(植)物种植在无土栽培槽、栽培器皿或者花盆中，填满基质，放置在中性作(植)物种植区，进行栽培管理，其它操作条件不变。