[01546467]高寒地区半地下温室的多能互补的智能化种植系统技术示范

1、课题来源与背景 A．项目来源于青海省科技厅“科技成果转化专项”项目;立项时间为2016年6月;项目编号：2016-NN-142;实施时间为2016年6月至2017年11月; B.项目由青海民族大学承担,合作单位北京工业大学、果洛藏族自治州科学技术局 。 2、研究目的与意义 青海省果洛州平均海拔在4500米以上,具有显著的高寒缺氧等特点。受自然条件的限制,天然草地植株低矮、稀疏。该地区太阳能资源丰富,在严寒冬季的白天,利用太阳能集热器存储热量、光伏发电存储电能并应用低温空气源热泵弥补太阳能储能不连续的缺点,采用多能互补的加温形式来尝试替代现有加温方式不仅可以实现节能,而且满足日益迫切的环保要求。物联网温室大棚智能化控制系统实现对温室大棚的智能感知与远程控制,对推进现代智能农业的发展有着重要的实践价值和推广意义。 3、技术原理及性能指标 A.安装太阳能电池面积200㎡,发电装机容量20KW,目前已安装太阳能电池面积200㎡,发电装机容量为20KW,日平均发电量80KW/h; B.太阳能集热保温水箱6吨,太阳能集热面积110㎡,保温水箱6吨,采用防冻液,温度最低55℃,最高99℃; C.安装低温空气源热泵系统辅助太阳能集热夜间低温模式下工作,实现温室内区域冬季夜间（-20℃）温度下,土壤温度平10.81℃,温室平均气温15.58℃; D.建立规模860㎡太阳能光热综合利用技术耦合玻璃温室示范基地1处; E.开发基于物联网的温室环境调控系统模型两种（基于Zigbee和基于GPRS）、基于WIFI无线图像传输系统; F.通过技术应用示范,缩短生长期20%-30%,实现全年生产,每棚增加收入20%以上; G.较电加热采暖增温和保温形式,空气源热泵的制热效率为传统电制热效率的3-4倍,太阳发电系统日均发电量80度,每年可以节约电力3500元以上; H. 撰写并提交标准1项。 4、取得成果、技术的创造性与先进性、知识产权情况及论文发表情况 建立温室示范基地,研发智能温室管理系统。申请专利9项：发明专利3项,实用新型专利6项,其中已授权实用新型6项; 5、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目研制的机组与国外同类型产品比较如下： A.采用独特的太阳能空气源低凝固点蓄能溶液塔三热源无霜热泵系统;重点为太阳能集热器和空气源热泵的混合供热、供暖技术。 B.掌握了空气源热泵光伏直流电源与市电电源混合驱动技术。 C.提出并掌握压缩机壳体蓄热联合热气旁通除霜技术。比常规热泵逆循环除霜时间降低9%,能耗降低21.7%。另外优点是不往室内送冷风,室内换热器不工作,除霜时对室内的温度波动影响较小。 技术成熟程度： 项目所用的核心技术均是在研发单位多年研究开发积累的技术成果,均为独有的专利技术和研究成果,都经过示范工程的检验,基本成熟。机组已经无故障运行一年多,运行效果良好。 6、应用（推广）情况及存在的问题 研究和系统实施主要在青海省具有典型高寒特征的果洛藏族自治州,具有一定的区域代表性,该地区农业种植业发展相对滞后,群众生活缺少产业支撑,开展项目研究能够有效满足本地群众的部分实际需求,降低人力、物力成本;另外充分利用当地太阳能资源,减轻传统能源和环保压力,具有良好的环境和社会效益。系统存在较大的推广空间,后续的工作有待进一步的深入,如效率的进一步提高、系统匹配运行的优化、智能化控制等。