在我國北方地區(qū)，農(nóng)業(yè)溫室大棚普遍需要采用一定的取暖方式來保持適宜作物生長的室內(nèi)溫度。

而在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展推動(dòng)下，我國溫室大棚供暖設(shè)備已經(jīng)逐漸摒棄傳統(tǒng)燒散煤、燒秸稈等不環(huán)保、不節(jié)能的供暖方式，更為新型的供暖設(shè)備開始在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。

太陽能作為一種易得的可再生能源資源，以光熱和光電利用等多種形式應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域采暖，但太陽能本身具有間斷性，太陽能供暖系統(tǒng)在陰雨天或太陽輻射較少的時(shí)間段難以利用，成本競爭力存在不確定性，制約其在全國的廣泛應(yīng)用。

為優(yōu)化太陽能采暖系統(tǒng)，進(jìn)一步滿足溫室大棚采暖的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性要求，基于太陽能利用的“太陽能+其他能源設(shè)備”的復(fù)合式供暖方式開始出現(xiàn)，并且已經(jīng)在我國多地落地開花。本文就農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用的幾種“太陽能+”供暖技術(shù)方案進(jìn)行梳理。

太陽能+空氣源熱泵

空氣源熱泵以空氣為熱源，通過輸入少量的高品位能源(電能)來實(shí)現(xiàn)低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移，僅消耗少量的電能可以將數(shù)倍低溫?zé)崮芡ㄟ^壓縮機(jī)的壓縮變?yōu)楦邷責(zé)崮?，可以有效?jié)省高品位電能，降低化石類能源的消耗，減少環(huán)境污染。

太陽能熱水系統(tǒng)+熱泵互補(bǔ)系統(tǒng)結(jié)合了太陽能的清潔性、可再生性和空氣源熱泵的節(jié)能性，是一種節(jié)能、無污染的高效能源利用系統(tǒng)，將空氣源熱泵技術(shù)與太陽能熱水系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來可彌補(bǔ)陰雨天太陽能的不足，實(shí)現(xiàn)全天候的利用。

天津市金潤天太陽能科技有限公司就曾為天津苗圃基地設(shè)計(jì)平板太陽能集熱器+空氣源熱泵的供暖方案，以中廣歐特斯為代表的空氣源熱泵廠商也在內(nèi)蒙古等地積極打造太陽能+空氣源熱泵的農(nóng)業(yè)大棚供暖模式。

太陽能+地源熱泵

與空氣源熱能類似，太陽能聯(lián)合地源熱泵系統(tǒng)是太陽能和低品位熱源通過熱泵聯(lián)合利用的方式之一。地源熱泵低品位能源的加入可克服太陽能受天氣影響嚴(yán)重的缺點(diǎn)，使運(yùn)行更穩(wěn)定，也可在一定程度上解決單一熱源熱泵的技術(shù)缺陷。

2018年，青海銀豐科技有限公司在西寧市城中區(qū)總寨塬開工建設(shè)青海省第一個(gè)探索新能源多能互補(bǔ)與設(shè)施農(nóng)業(yè)相結(jié)合的高原現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)科技示范區(qū)，其部分系統(tǒng)便采用太陽能槽式集熱器+地源熱泵的模式。

在陽光充足時(shí)，優(yōu)先啟用太陽能供暖，由太陽能加熱供暖水箱，對大棚進(jìn)行供暖，當(dāng)遇到連續(xù)陰雨天氣時(shí)，就會開啟地源熱泵供暖，由地源熱泵吸取儲藏在地下的熱量加熱供暖水箱，對大棚進(jìn)行供暖，解決了以往高原冬季氣候寒冷導(dǎo)致高原的大棚冬季無法正常生產(chǎn)，造成閑置浪費(fèi)的問題。

太陽能+主動(dòng)蓄熱

太陽能+主動(dòng)蓄熱技術(shù)主要應(yīng)用于日光溫室設(shè)施農(nóng)業(yè)。

日光溫室是節(jié)能日光溫室的簡稱，是一種在室內(nèi)不加熱的溫室，通過后墻體對太陽能吸收實(shí)現(xiàn)蓄放熱，維持室內(nèi)一定的溫度水平，以滿足蔬菜作物生長的需要，而通過建設(shè)墻體蓄熱層，可實(shí)現(xiàn)太陽能的晝夜轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)夜間供暖的需求。

2020年初，楊凌模久溫室科技有限公司聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學(xué)、河北工程大學(xué)合作研制出的國內(nèi)首款水模塊化主動(dòng)蓄熱日光溫室目前已在邯鄲滏東國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園建成并投入使用。

該技術(shù)專為取土困難地區(qū)研發(fā)設(shè)計(jì)的，墻體建設(shè)不需要土，整個(gè)墻體是以水為主要成分的蓄熱溶液的蓄熱保溫體，能充分利用太陽能實(shí)現(xiàn)白天熱量存儲、晚上釋放熱量來改善大棚內(nèi)溫度。

除水模塊化主動(dòng)蓄熱日光溫室外，針對減少日光溫室墻體厚度的溫室大棚相變蓄熱復(fù)合墻體構(gòu)筑技術(shù)也在積極研發(fā)中。

太陽能+短期儲熱系統(tǒng)

作為儲能領(lǐng)域中非常重要的組成部分，具有高安全、高效能、高收益、壽命長、容量大、材料環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，可有效彌補(bǔ)太陽能間歇性缺點(diǎn)，高收益、高安全性、高效能的儲熱設(shè)備和系統(tǒng)與太陽能供暖系統(tǒng)耦合是規(guī)?；柲芾煤屯茝V的關(guān)鍵，光伏+儲熱、光熱+儲熱的供暖模式已在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域廣泛實(shí)踐。

儲熱分為顯熱儲熱、相變儲熱和熱化學(xué)儲熱，目前水蓄熱、固體蓄熱、熔鹽蓄熱等幾種常見蓄熱技術(shù)均在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。

2019年11月19日，由上海中如智慧能源集團(tuán)有限公司提供水蓄熱技術(shù)的光電互補(bǔ)水蓄熱供暖系統(tǒng)在張家口東山莊園項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，在白天光照充足時(shí)段，利用屋頂光伏集熱系統(tǒng)給蓄熱水箱補(bǔ)熱，夜間低谷電時(shí)段再用電鍋爐提熱，能夠有效降低運(yùn)行成本。

此外，思安新能源股份有限公司光熱+高性能固體蓄熱系統(tǒng)也已在農(nóng)業(yè)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，冀中能源井礦集團(tuán)正在張家口塞北管理區(qū)積極建設(shè)線性菲涅爾光熱技術(shù)+熔鹽儲熱農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目。

太陽能+跨季節(jié)儲熱

跨季節(jié)儲熱采暖是將春夏秋三季的太陽能儲存起來，在冬季用于大規(guī)模區(qū)域性集中采暖和熱水供應(yīng)，是國內(nèi)外最先進(jìn)的太陽能集中供熱新模式，可以有效解決太陽能在時(shí)間、空間上的供需匹配，最常用的跨季節(jié)蓄熱方式為水蓄熱和土壤蓄熱，以四季沐歌為代表的太陽能跨季節(jié)蓄熱采暖技術(shù)廠商已在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。