一种激光光伏种植方法技术

本发明专利技术提供一种激光光伏种植方法，其为在光伏板下种植作物，以激光作为补充光源，在光伏板下构建激光光场，改变光伏下植物生长光环境，并通过调控激光光质、光强及光周期，形成植物正常生长光照条件；其中激光光源用于照射作物，设置在光伏板与作物之间；所述激光光源为半导体激光光源，光场的激光光强为0.05～5μmol

【技术实现步骤摘要】
一种激光光伏种植方法


[0001]本专利技术属于种植
，尤其涉及一种激光光伏种植方法。

技术介绍

[0002]作为可再生能源主要的技术应用之一的光伏产业已经开始了其规模化应用的时代。但近年来，近负荷地区的传统光伏电站建设面临着建设用地不足的情况。这为光伏产业和农业种植的跨界融合提供了机会。光伏发电与高效农业相结合，实现光伏与农业跨界融合，光伏农业应运而生。
[0003]作为一种新型跨界经营模式，光伏农业采用不同透光性的光伏电板或错位铺设、扩大光伏板安装部署间隙等方式，满足不同植物光合作用对阳光的需求，以实现“棚顶发电、棚下种植”双收益。通过土地流转等方式，规模化集聚土地资源，在不改变土地性质和使用属性的情况下，光伏电站与农业实现设施共享、成本共摊、增产增效的多赢局面，既可以解决光伏发电用地不足难题，也可以破解农业占地问题，使得光伏发电在我国人口密集地区规模化发展成为可能。
[0004]然而，在光伏农业存在显而易见的优势的同时，问题也很明显，最核心的问题就是光伏板的遮光问题，现有光伏板普遍遮光30%
‑
90%，导致光伏板下作物光合效率不足。严重缺光时，即使是耐阴作物也无法健康生长，而对于喜光植物更需要生长过程中有效的促进光合作用的光照。尽管通过光伏板的错位铺设或加大间距等方式可以改善作物的光照，但光伏电站的装机容量会大大下降。因此，改善光伏板下的光照情况，提高作物的光合效率是提高光伏农业发展的关键。
[0005]经过试验验证，采用人工光源补光照射是解决光伏板下缺光的重要手段，但是目前市场所存在的led灯，白炽灯，荧光灯，高压卤素灯均存在光合效率低、耗电量大、安装数量多，使用场景受限等问题，且采用以上灯源设备势必大量挤占光伏发电的电量，与建设光伏板解决能源消耗的初衷违背。
[0006]激光是20世纪以来人类重大专利技术之一，是人工光源中唯一与太阳光具有平行光特性的光源，同时激光具有相干性好、单色性好、方向性好、光电转换效率高、节能等特性，对促进植物光合作用有非常显著效应，并且节能效果显著，同样功率下，达到同样促进植物生长状况，激光能耗是LED光源的1/30，给光伏下补光带来了福音，特别是近年来随着半导体激光技术的发展，半导体激光器价格越来越便宜，为光伏下补光提供了高性价比的解决方案。
[0007]为此，本专利技术研究人员旨在开发一种以激光光源替代现有常规补光光源，促使光伏农业种植形成正常光生长条件，在不影响光伏电站装机容量的前提下，打破光伏板下只能种耐阴植物的限制，满足喜阳和喜阴不同作物对光的需求，达到能源+农业二者相配合的协同发展。

技术实现思路

[0008]本专利为了克服现有农光互补技术中存在的两个难题，利用激光特性，通过技术手段加以解决。光伏农光互补种植过程中局限性主要表现在以下两个方面：光伏板透光率低，实测晶硅面板透光率10
‑
15%，薄膜光伏透光率40
‑
60%，常规作物无法正常生长，普遍减产和绝收。因此只能选择中草药等喜阴作物，且生长依旧受限；如果扩大作物品种，必须进行补充光照，而常规LED、钠灯、节能灯、白炽灯仅仅是补充光照，简单提升光伏下光照强度。上述光源植物光合效率低、能耗高、安装数量多，高度及空间受限，挤占光伏发电的电量，为了不降低农作物产量，消耗能源占光伏发电1/3以上，影响光伏发电效能。
[0009]上述两大问题已经成为农光互补的难题，因此亟需找到既能解决光伏板下缺光影响作物生长，又能降低能耗不影响发电效率的新方法。
[0010]本专利针对上述难题，充分发掘并应用激光物理特性，在大量研究基础上，找到了激光促进光合作用的方法，通过不同波长激光的调控，可以改善光伏下光照条件，促进作物光合作用效能提升，降低光合作用补偿点。同时通过光强、光周期调节，达到光伏下光场匹配作物光需求，相比LED等传统光源，能耗仅为1/30，节能效果非常显著。
[0011]作为本申请的一个方面，本申请提供一种激光光伏种植方法，其为：以激光作为补充光源，在光伏板下构建激光光场，改变光伏下植物生长光环境，形成植物正常生长光照条件，并通过调控激光光质、光强及光周期，进而影响光伏下作物的生长趋势；其中激光光源用于照射作物，设置在光伏板与作物之间。
[0012]优选的，所述的光伏板为太阳能发电电池板或者太阳能发电薄膜。
[0013]优选的，所述的激光光源为半导体激光光源。相较于其余的固体激光、气体激光而言，半导体激光具有体积小、能耗低、方便可调的特点，且能够更加有效且稳定的保持光源强度，避免光强过量导致植物损伤。所述激光光场由若干半导体激光光源构成。
[0014]优选的，所述激光光源设置在光伏板与作物之间，覆盖被光伏板遮挡的区域，促进作物生长。
[0015]优选的，所述作物不限制只为耐阴作物。
[0016]优选的，所述激光光场可根据光照需求设定，亦可根据作物生长过程调控，可调控的激光光质为中心波长425～465 nm的蓝光激光，和/或中心波长525~575nm的绿光激光，和/或中心波长620～735 nm的红光激光。
[0017]优选的，所述激光光场的光量子密度为0.05～5.0 μmol
·
m
‑2·
s
‑1。
[0018]优选的，所述激光，其中光质红绿比为1:1
‑
6:1，红蓝比为1:2
‑
10:1。
[0019]激光光源辐照强度是根据作物生长阶段光需求设定，从作物苗期、营养生长期、花期、果期等生长阶段确定激光动态范围，通常0.05～5.0μmol
·
m
‑2·
s
‑1，并通过光源配置，实现有效光场覆盖，即可满足作物栽培场景光照需求。
[0020]优选的，所述激光其照射时间周期为0.5
‑
24小时，可连续照射或间歇式照射。
[0021]优选的，所述激光距地面不小于1米，采用水平照射、倾斜或垂直方式，有效照射距离可达15米。
[0022]本专利技术的有益效果如下：1）本专利技术为光伏农业种植提供一种新型光照解决方案，为新能源+农业的新型模
式开辟新的方式，为农业耕地保护，农业增产提供新型模式。
[0023]2）本专利技术通过激光替代常见的LED光源和/或白炽光源等常见现有的补光光源，降低了能耗比、提高了光利用率，对于光伏农光互补种植领域，不改变现有光伏部署方式，不挤占现有光伏发电量。
[0024]3）本专利技术利用了激光促进光合作用特殊效应，不同于传统光源，通过特定的波长配合和光强比配合，满足各种板下作物正常生长，并可提升作物产量，提高经济效益，达到光伏发电及作物种植协同发展，满足国家发展需要。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1中光伏板下直接种植现场图；图2为本专利技术实施例2的连栋屋脊型光伏大棚现场图；图3为本专利技术实施例2的连栋屋脊型光伏大棚安装部署示意图；图4为本专利技术实施例2的连栋屋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光光伏种植方法，其特征在于：以激光作为补充光源，在光伏板下构建激光光场，改变光伏下植物生长光环境，形成植物正常生长光照条件，并通过调控激光光质、光强及光周期，进而影响光伏下作物的生长趋势；其中激光光源用于照射作物，设置在光伏板与作物之间。2.根据权利要求1所述的激光光伏种植方法，其特征在于：所述的光伏板为太阳能发电电池板或者太阳能发电薄膜。3.根据权利要求1所述的激光光伏种植方法，其特征在于：所述的激光光源为半导体激光光源。4.根据权利要求1所述的激光光伏种植方法，其特征在于：所述作物不限制只为耐阴作物。5.根据权利要求1所述的激光光伏种植方法，其特征在于：所述激光光源光场覆盖阳光被光伏板遮挡的区域。6.根据权利要求1所述的激光光伏种植方法，其特征在于：所述激光光场可根据光照需求设定，亦可根据作物生长过程调控，可调控的激光光质为中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明来，王英，卞婷，王辉，马强，李成龙，杜如愿，柏金勇，刘志伟，谢剑材，王轩，
申请(专利权)人：浙江长芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：