案例｜“太阳能 ”在农业供暖领域的几种实现方式

　　在我国北方地区，农业温室大棚普遍需要采用一定的取暖方式来保持适宜作物生长的室内温度。

　　而在现代化农业发展推动下，我国温室大棚供暖设备已经逐渐摒弃传统烧散煤、烧秸秆等不环保、不节能的供暖方式，更为新型的供暖设备开始在农业领域应用。

　　太阳能作为一种易得的可再生能源资源，以光热和光电利用等多种形式应用于农业领域采暖，但太阳能本身具有间断性，太阳能供暖系统在阴雨天或太阳辐射较少的时间段难以利用，成本竞争力存在不确定性，制约其在全国的广泛应用。

　　为优化太阳能采暖系统，进一步满足温室大棚采暖的环保和经济性要求，基于太阳能利用的“太阳能+其他能源设备”的复合式供暖方式开始出现，并且已经在我国多地落地开花。本文就农业领域主要应用的几种“太阳能+”供暖技术方案进行梳理。

　　空气源热泵以空气为热源，通过输入少量的高品位能源(电能)来实现低品位热能向高品位热能转移，仅消耗少量的电能可以将数倍低温热能通过压缩机的压缩变为高温热能，可以有效节省高品位电能，降低化石类能源的消耗，减少环境污染。

　　太阳能热水系统+热泵互补系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和空气源热泵的节能性，是一种节能、无污染的高效能源利用系统，将空气源热泵技术与太阳能热水系统有机地结合起来可弥补阴雨天太阳能的不足，实现全天候的利用。

　　天津市金润天太阳能科技有限公司就曾为天津苗圃基地设计平板太阳能集热器+空气源热泵的供暖方案，以中广欧特斯为代表的空气源热泵厂商也在内蒙古等地积极打造太阳能+空气源热泵的农业大棚供暖模式。

　　与空气源热能类似，太阳能联合地源热泵系统是太阳能和低品位热源通过热泵联合利用的方式之一。地源热泵低品位能源的加入可克服太阳能受天气影响严重的缺点，使运行更稳定，也可在一定程度上解决单一热源热泵的技术缺陷。

　　2018年，青海银丰科技有限公司在西宁市城中区总寨塬开工建设青海省第一个探索新能源多能互补与设施农业相结合的高原现代设施农业科技示范区，其部分系统便采用太阳能槽式集热器+地源热泵的模式。

　　在阳光充足时，优先启用太阳能供暖，由太阳能加热供暖水箱，对大棚进行供暖，当遇到连续阴雨天气时，就会开启地源热泵供暖，由地源热泵吸取储藏在地下的热量加热供暖水箱，对大棚进行供暖，解决了以往高原冬季气候寒冷导致高原的大棚冬季无法正常生产，造成闲置浪费的问题。

　　太阳能+主动蓄热技术主要应用于日光温室设施农业。

　　日光温室是节能日光温室的简称，是一种在室内不加热的温室，通过后墙体对太阳能吸收实现蓄放热，维持室内一定的温度水平，以满足蔬菜作物生长的需要，而通过建设墙体蓄热层，可实现太阳能的昼夜转移，实现夜间供暖的需求。

　　2020年初，杨凌模久温室科技有限公司联合西北农林科技大学、河北工程大学合作研制出的国内首款水模块化主动蓄热日光温室目前已在邯郸滏东国家现代农业产业园建成并投入使用。

　　该技术专为取土困难地区研发设计的，墙体建设不需要土，整个墙体是以水为主要成分的蓄热溶液的蓄热保温体，能充分利用太阳能实现白天热量存储、晚上释放热量来改善大棚内温度。

除水模块化主动蓄热日光温室外，针对减少日光温室墙体厚度的温室大棚相变蓄热复合墙体构筑技术也在积极研发中。

　　作为储能领域中非常重要的组成部分，具有高安全、高效能、高收益、寿命长、容量大、材料环保等诸多优点，可有效弥补太阳能间歇性缺点，高收益、高安全性、高效能的储热设备和系统与太阳能供暖系统耦合是规模化太阳能利用和推广的关键，光伏+储热、光热+储热的供暖模式已在农业领域广泛实践。

　　储热分为显热储热、相变储热和热化学储热，目前水蓄热、固体蓄热、熔盐蓄热等几种常见蓄热技术均在农业领域实现应用。

　　2019年11月19日，由上海中如智慧能源集团有限公司提供水蓄热技术的光电互补水蓄热供暖系统在张家口东山庄园项目实现应用，在白天光照充足时段，利用屋顶光伏集热系统给蓄热水箱补热，夜间低谷电时段再用电锅炉提热，能够有效降低运行成本。

　　此外，思安新能源股份有限公司光热+高性能固体蓄热系统也已在农业当中实现应用，冀中能源井矿集团正在张家口塞北管理区积极建设线性菲涅尔光热技术+熔盐储热农光互补项目。

　　跨季节储热采暖是将春夏秋三季的太阳能储存起来，在冬季用于大规模区域性集中采暖和热水供应，是国内外最先进的太阳能集中供热新模式，可以有效解决太阳能在时间、空间上的供需匹配，最常用的跨季节蓄热方式为水蓄热和土壤蓄热，以四季沐歌为代表的太阳能跨季节蓄热采暖技术厂商已在农业领域应用。