[00331187]高寒地区半地下的温室多能互补的智能化种植系统技术示范
联系人：张凌飞
所在地：青海西宁市
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技术详细介绍
成果简介：
青海省科技厅，青海省科技成果转化专项：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(2016-NN-142)；研究起始日期：2016年6月；研究终止日期：2017年12月；批准登记单位：青海省科学技术厅；批准登记号：9632018Y0284；批准登记日期：2018年9月。
青海省东南部农业区地处黄土高原边缘地带，是典型的高寒冷山区。半地下温室是一种采光性好、保温性强、升温快、储热量高的新型高效节能日光温室，可以实现温室蔬菜的高产高效。本项目开展了太阳能光热、空气源热泵、光伏电能、市电等多能互补技术以及该技术在温室中的应用研究，实现了太阳能高效光热综合利用，并达到与温室农业生产的有效低成本耦合。通过该项目的研究，温室内区域冬季夜间温内土壤温度大于 10 摄氏度，室内气温大于 8 摄氏度，缩短蔬菜生长期 20%-30%，实现了全年生产，授权专利 6 项，形成适宜推广的"高寒地区半地下温室太阳能光热增温保温技术企业或行业规范"1 项，建设了太阳能光热综合利用技术耦合温室示范基地 1 处。
成果创新性：
针对光热应用，大多是将光热产生的热水通入温室土壤的埋管中以进行土壤加温，或者将热水通入温室内的换热器，以增加温室内的空气温度或者保持温度。针对温室环境控制，大多是温湿度、气体成分等简单的 PLC 控制 。但针对半地下温室大棚，并没有看到本项目将光伏、光热技术并结合市电供电技术实现在半地下温室大棚中的完成多能互补的应用。
成果独占性：
太阳能光热、空气源热泵、光伏电能、市电等多能互补的系统匹配、系统优化、系统控制等系统集成技术需要现场大量的运行数据形成的一整套优化控制方法，难以获取和复制。
成果盈利性：
通过技术应用示范，缩短蔬菜生长期 20%-30%，实现全年生产，农民每棚增加收入 20%以上，较电加热采暖增温和保温形式，节约电力消耗 60%以上。
成果持续性：
依托青海民族大学和北京工业大学等参与单位的后续技术储备和持续创新能，为本系统技术提供创新的持续性。
成果先进性：
缩短蔬菜生长期 20%-30%，实现全年生产，农民每棚增加收入 20%以上，较电加热采暖增温和保温形式，节约电力消耗 60%以上。
成熟度：08、产品级：批产合格、图纸完备、工艺成熟
市场分析：
半地下式日光温室，作为日光温室的特殊类型，近几年在我国北方多个地区出现，尤其是山东、山西、甘肃、青海等地，主要用于蔬菜、切花的生产。这类日光温室跟传统日光温室相比的优缺点，也引起种植者的关注和探寻。保温性好是半地下式日光温室的最大特点，这也是种植者选择这类温室的主要原因。现阶段，节能是温室生产中十分关键的问题，对于日光温室这种主要利用太阳能为热源的温室来说，最大限度地提高太阳能的利用率，成了日光温室节能的主要途径。本项目采用太阳能光热集热、太阳能光伏、空气源热泵等主动增温保温技术，这些均为环保节能的新能源技术，比如空气源热泵的制热效率为传统电制热效率的3-4倍以上。以山东青岛为例，青岛市从 2008 年开始出现了规模化建造，近几年数量显著增加，主要集中在莱西、平度、胶州三市的部分乡镇， 即墨、胶南、城阳、黄岛、崂山五市区还较为少见。2011-2012 年莱西、平度、胶州三市的新建温室中半地下式日光温室比例约占15%，其中莱西市近300个、平度市约200个、胶州市170个以上。截止到 2012 年，山东青岛的半地下日光温室近700棚。每棚占地面积约 4 亩，山墙及后墙体等占地面积约 1.4 亩，棚内可栽植面积1.6亩。据统计，半地下日光温室每年以10%的比例递增。山东、山西、甘肃、青海仅四地目前的半地下日光温室保有量达到4000棚。按照冬季最冷月3个月计算，单位建筑面积的负荷系数为:123KJ/(℃天)（参考青海省农林科学院陈来生研究员计算与统计得出），则长度 100米，宽度10米的温室大棚（1000平米）夜间为了维持温度（把温度从5.41℃增温到本项目要求的8-10℃），每天(仅夜间 12 小时消耗)耗电量为80-100度左右（123×1000×(10-5.41)×12/3600），则每年（仅按冬季最冷月3个月计算，其他月棚内最低温度可以达到10摄氏度以上）的耗电量为9000 度电，按电费每度0.5元计算，则每年需要4500元的电费。若采用太阳能集热器和空气源热泵联合运行功能，并采用光伏发电驱动热泵，则每年至少可以节省3500元的电费。4000棚则每年总共可以节约1400万电费，节约用电2800万度电。
我国黄河以北地区属于夏热冬冷地区，如果按照上述比例开展半地下日光温室的应用，则每年至少可以节约 1 亿度电，具有明显的节能减排效益。对于促进现代设施农业可持续发展，提升我国太阳能光伏产业、太阳能集热器产业、空气源热泵产业、现代设施农业大棚产业等相关产业的国际竞争力具有明显的提升作用。
拟采取的转化方式：技术转让
应用推广的已投入情况：100万元
资金需求额：200万元
融资用途：市场开拓
青海省科技厅，青海省科技成果转化专项：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(2016-NN-142)；研究起始日期：2016年6月；研究终止日期：2017年12月；批准登记单位：青海省科学技术厅；批准登记号：9632018Y0284；批准登记日期：2018年9月。
青海省东南部农业区地处黄土高原边缘地带，是典型的高寒冷山区。半地下温室是一种采光性好、保温性强、升温快、储热量高的新型高效节能日光温室，可以实现温室蔬菜的高产高效。本项目开展了太阳能光热、空气源热泵、光伏电能、市电等多能互补技术以及该技术在温室中的应用研究，实现了太阳能高效光热综合利用，并达到与温室农业生产的有效低成本耦合。通过该项目的研究，温室内区域冬季夜间温内土壤温度大于 10 摄氏度，室内气温大于 8 摄氏度，缩短蔬菜生长期 20%-30%，实现了全年生产，授权专利 6 项，形成适宜推广的"高寒地区半地下温室太阳能光热增温保温技术企业或行业规范"1 项，建设了太阳能光热综合利用技术耦合温室示范基地 1 处。
成果创新性：
针对光热应用，大多是将光热产生的热水通入温室土壤的埋管中以进行土壤加温，或者将热水通入温室内的换热器，以增加温室内的空气温度或者保持温度。针对温室环境控制，大多是温湿度、气体成分等简单的 PLC 控制 。但针对半地下温室大棚，并没有看到本项目将光伏、光热技术并结合市电供电技术实现在半地下温室大棚中的完成多能互补的应用。
成果独占性：
太阳能光热、空气源热泵、光伏电能、市电等多能互补的系统匹配、系统优化、系统控制等系统集成技术需要现场大量的运行数据形成的一整套优化控制方法，难以获取和复制。
成果盈利性：
通过技术应用示范，缩短蔬菜生长期 20%-30%，实现全年生产，农民每棚增加收入 20%以上，较电加热采暖增温和保温形式，节约电力消耗 60%以上。
成果持续性：
依托青海民族大学和北京工业大学等参与单位的后续技术储备和持续创新能，为本系统技术提供创新的持续性。
成果先进性：
缩短蔬菜生长期 20%-30%，实现全年生产，农民每棚增加收入 20%以上，较电加热采暖增温和保温形式，节约电力消耗 60%以上。
成熟度：08、产品级：批产合格、图纸完备、工艺成熟
市场分析：
半地下式日光温室，作为日光温室的特殊类型，近几年在我国北方多个地区出现，尤其是山东、山西、甘肃、青海等地，主要用于蔬菜、切花的生产。这类日光温室跟传统日光温室相比的优缺点，也引起种植者的关注和探寻。保温性好是半地下式日光温室的最大特点，这也是种植者选择这类温室的主要原因。现阶段，节能是温室生产中十分关键的问题，对于日光温室这种主要利用太阳能为热源的温室来说，最大限度地提高太阳能的利用率，成了日光温室节能的主要途径。本项目采用太阳能光热集热、太阳能光伏、空气源热泵等主动增温保温技术，这些均为环保节能的新能源技术，比如空气源热泵的制热效率为传统电制热效率的3-4倍以上。以山东青岛为例，青岛市从 2008 年开始出现了规模化建造，近几年数量显著增加，主要集中在莱西、平度、胶州三市的部分乡镇， 即墨、胶南、城阳、黄岛、崂山五市区还较为少见。2011-2012 年莱西、平度、胶州三市的新建温室中半地下式日光温室比例约占15%，其中莱西市近300个、平度市约200个、胶州市170个以上。截止到 2012 年，山东青岛的半地下日光温室近700棚。每棚占地面积约 4 亩，山墙及后墙体等占地面积约 1.4 亩，棚内可栽植面积1.6亩。据统计，半地下日光温室每年以10%的比例递增。山东、山西、甘肃、青海仅四地目前的半地下日光温室保有量达到4000棚。按照冬季最冷月3个月计算，单位建筑面积的负荷系数为:123KJ/(℃天)（参考青海省农林科学院陈来生研究员计算与统计得出），则长度 100米，宽度10米的温室大棚（1000平米）夜间为了维持温度（把温度从5.41℃增温到本项目要求的8-10℃），每天(仅夜间 12 小时消耗)耗电量为80-100度左右（123×1000×(10-5.41)×12/3600），则每年（仅按冬季最冷月3个月计算，其他月棚内最低温度可以达到10摄氏度以上）的耗电量为9000 度电，按电费每度0.5元计算，则每年需要4500元的电费。若采用太阳能集热器和空气源热泵联合运行功能，并采用光伏发电驱动热泵，则每年至少可以节省3500元的电费。4000棚则每年总共可以节约1400万电费，节约用电2800万度电。
我国黄河以北地区属于夏热冬冷地区，如果按照上述比例开展半地下日光温室的应用，则每年至少可以节约 1 亿度电，具有明显的节能减排效益。对于促进现代设施农业可持续发展，提升我国太阳能光伏产业、太阳能集热器产业、空气源热泵产业、现代设施农业大棚产业等相关产业的国际竞争力具有明显的提升作用。
拟采取的转化方式：技术转让
应用推广的已投入情况：100万元
资金需求额：200万元
融资用途：市场开拓