[发明专利]一种基于多光源的光伏农业日累积光照的调控系统及调控方法

说明书

本发明提供一种基于多光源的光伏农业日累积光照的调控系统及调控方法，包括中层补光组件、上层吸光组件和控制组件，中层补光组件设在农作物上方，包括补灯板，补灯板上设有多个LED灯，LED灯为可调节光通量密度的红光灯或可调节光通量密度的全光谱灯，上层吸光组件设在中层补光组件上方，包括匀光散光板和设置在匀光散光板旁的太阳能电池板，控制组件包括设在农作物和补灯板之间的日光积分测量仪、光强检测模块、蓄电池和控制器。本发明通过太阳能电池板收集的电能进一步补偿光照，达到农作物生长需要的光通量密度和光照周期进而达到农作物生长需要日累积光照，满足光伏发电的同时保障光伏装置下方农作物生长照明的光照量。

技术领域

本发明涉及光伏农业的技术领域，更具体涉及一种基于多光源的光伏农业日累积光照的调控系统及调控方法。

背景技术

近年来，随着光伏发电技术的发展，太阳能发电已成为各国改善能源结构、实现绿色发展的现实选择。大规模的光伏项目需要大量的土地，因此不能再用于农业应用。光伏农业也由此诞生，光伏农业是指在不改变农业用地和不影响农业生产的情况下，将农业活动与光伏发电相结合。它是一种新的农业生产方式，已被确定为应对环境污染和化石能源消耗的重要措施。太阳能电池板保护农作物免受多余的太阳能和冰雹的影响，以及改善水资源保护，同时保持农业就业和当地食物供应。此外，可再生能源发电减少了温室气体排放，同时增加了农场收入。德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所Trommsdorff，法国蒙彼利埃大学Elamri，法国国家农业研究院Valle等人相继报道了光伏农业系统使农作物增产。于此同时是也出现了一些创新技术，如聚光光伏(CPV)，以及在光谱上或区域上实现的半透明光伏，但此类技术需要考虑大规模生产、效率降低和退化以及成本。但每天以及冬夏季的日光积分(DLI)不同，光伏组件下的光照很难达到满足其需求的日光积分(DLI)，无论PPFD和光周期的组合如何，增加DLI均可增加品种的叶鲜干质量、叶宽和数量以及叶绿素浓度，延长光周期也可以增加农作物营养素的浓度，如叶黄素、β-胡萝卜素、花青素和酚类化合物，这有助于农作物的营养质量。同时白天自然光并不能实现最适合农作物生长的光谱分布。

目前国内外光伏农业虽然可以满足光伏发电的同时不影响部分农作物的生长，但太阳能电池板下农作物光环境不可控不可调节同时并没有基于农作物的日光积分基于农作物充足适宜的光照，提供其最佳的生长光环境。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于多光源的光伏农业日累积光照的调控系统及调控方法，本发明通过太阳能电池板收集的电能进一步补偿光照，达到农作物生长需要的光通量密度和光照周期进而达到农作物生长需要日累积光照，满足光伏发电的同时保障光伏装置下方农作物生长照明的光照量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于多光源的光伏农业日累积光照的调控系统，包括：

中层补光组件，设在农作物上方，包括补灯板，补灯板上设有多个LED灯，LED灯为可调节光通量密度的红光灯或可调节光通量密度的全光谱灯；

上层吸光组件，设在中层补光组件上方，包括匀光散光板和设置在匀光散光板旁的太阳能电池板；

控制组件，包括设在农作物和补灯板之间的日光积分测量仪、光强检测模块、蓄电池和控制器，所述日光积分测量仪、蓄电池、补灯板、光强检测模块均和控制器电性连接；

其中，当一天光照开始时，匀光散光板将一部分太阳光直射到其下方的农作物，另一部分均匀分散给太阳能电池板下方的农作物，太阳能电池板发电后输送到蓄电池储存，日光积分测量仪测量实时监测农作物的接收DLI，在太阳光强度小时，根据农作物最佳DLI和接收DLI的差值获取补光DLI，将补光DLI转换为光照周期和光照度，通过控制器调节光照周期和光照度大小对农作物进行补光。

进一步地，多个LED灯呈等差矩形阵列，多个所述红光灯和多个所述全光谱灯相间设置且呈相对于所述补灯板呈中心对称的方式排布。