【摘要】：傳統(tǒng)的光伏發(fā)電占用耕地資源,而將光伏發(fā)電與作物避雨栽培有機(jī)結(jié)合對解決光伏用地與農(nóng)業(yè)耕地相沖突的問題具有前瞻性意義。本文選取金艷獼猴桃為研究對象,設(shè)置光伏覆蓋比例為19.8%(T1)、31.6%(T2)、39.5%(T3)和露天(CK)共4個處理,為了探明不同光伏覆蓋比例對獼猴桃生長規(guī)律、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,利用Li-6400XT、SPAD等儀器設(shè)備對獼猴桃生長規(guī)律、光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行測試分析。針對無電網(wǎng)供電進(jìn)行灌溉的地區(qū),為了探究光伏滴灌系統(tǒng)的集成及應(yīng)用,對光伏陣列輸出的直流電壓、直流電流、功率、灌溉首部系統(tǒng)的出口壓力、流量、田間灌水的均勻性等進(jìn)行測量分析。同時,為了探討新形勢下光伏發(fā)電與獼猴桃避雨栽培有機(jī)結(jié)合的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益,以25年為生命周期,系統(tǒng)分析了CO_2凈減排當(dāng)量,并對經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)進(jìn)行分析計算�；谝陨显囼灐⒎治�,取得以下結(jié)果:(1)揭示了不同光伏覆蓋比例對獼猴桃生長規(guī)律的影響。不同光伏覆蓋比例對獼猴桃SPAD值、生育期末的新梢直徑、新梢摘心前的新梢累計生長長度無顯著影響。生長后期的SPAD值一般穩(wěn)定在60±5;生育期末,各處理的平均新梢的直徑為12.06~12.21 mm;新梢摘心前各處理新梢長度平均生長速率為2.67~2.82 cm/d。T1、T2、T3之間的葉片平均面積無顯著差異,T1與CK無顯著差異,T2、T3均顯著高于CK(P0.05)。采收時測得T3的獼猴桃體積顯著低于CK(P0.05),T1、T2與CK之間的獼猴桃體積無顯著性差異。(2)定量比較了不同光伏覆蓋比例下獼猴桃光合作用、產(chǎn)量及品質(zhì)的差異。從光合作用日變化平均值來看,T1、T2、T3的凈光合速率(Pn)相對CK分別降低了10.99%、18.22%、40.82%;T1、T2的蒸騰速率(Tr)相對CK增加了1.41%、6.97%,T3的Tr相對CK降低了18.24%;T1、T2、T3的瞬時水分利用效率(WUE_i)相對CK降低了11.72%、22.72%、27.14%。T1與CK的獼猴桃產(chǎn)量無顯著差異,T2的產(chǎn)量較CK約減產(chǎn)21.89%(P0.05),T3的產(chǎn)量較CK約減產(chǎn)38.52%(P0.05)。采用主成分權(quán)重法對品質(zhì)指標(biāo)綜合分析,得到T1、T2、T3、CK的得分值分別為98.80、95.68、94.00、93.63,即光伏避雨栽培能提高獼猴桃品質(zhì),但隨著光伏覆蓋比例的增大,品質(zhì)提高的程度逐漸下降。(3)優(yōu)化了弱光照地區(qū)無高位蓄水池和無蓄電池的光伏滴灌系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)。在本研究中,光伏陣列朝南安裝,安裝傾角為16°。壓力補(bǔ)償式滴頭正常工作的水頭范圍為10-30 m,地勢高差為5 m,因此可調(diào)壓的范圍為15 m。對于3個輪灌區(qū)的條件下,每個輪灌區(qū)的面積為10畝,系統(tǒng)的流量為10.58 m~3/h。光伏發(fā)電系統(tǒng)采用11個光伏組件串聯(lián)組成1串,共8串進(jìn)行并聯(lián)(共88塊組件),在此條件下,為滿足滴灌系統(tǒng)需求,首部系統(tǒng)出口壓力水頭最小為17.27 m、最大為32.27 m,相應(yīng)的設(shè)置最低運(yùn)行頻率為33.60 Hz、最高運(yùn)行頻率為38.61 Hz。(4)評估了光伏避雨栽培獼猴桃的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)果表明試驗區(qū)內(nèi)CK、T1、T2、T3的凈減排CO_2當(dāng)量分別為3.44、88.31、143.93、180.74 t hm~-22 year~(-1),T1、T2、T3凈減排CO_2當(dāng)量分別約為CK的26倍、42倍、53倍。T1、T2、T3的經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值(ENPV)均大于0,表明光伏避雨栽培獼猴桃在經(jīng)濟(jì)上可行�？紤]環(huán)境效益時,CK、T1、T2、T3的ENPV分別為277796、292514、686221、905938元,其大小順序為T3T2T1CK;忽略環(huán)境效益時,CK、T1、T2、T3的ENPV分別為270839、117467、401091、547951元,其大小順序為T3T2CKT1。相對而言,低光伏覆蓋比例在經(jīng)濟(jì)上抗風(fēng)險的能力較弱,而高光伏覆蓋比例減產(chǎn)比例較高,適中的光伏覆蓋比例(31.6%)能保證在減產(chǎn)量不大的情況下增加綜合的經(jīng)濟(jì)效益。綜合獼猴桃產(chǎn)量、品質(zhì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益來看,適中的光伏覆蓋比例(31.6%)為本研究中最佳的光伏覆蓋比例。
【圖文】：

“皖翠”獼猴桃在水分正常的情況下，一定的遮陰（50%的遮陰比例）可提高凈光合脅迫的條件下，50%~80%的遮陰比例下，凈光合速率均大于不遮陰的情況。在獼猴大期，獼猴桃對水分虧缺最為敏感，應(yīng)避免出現(xiàn)水分脅迫（王昌，2018）。在成熟低土壤水分，對獼猴桃產(chǎn)量影響不大，適當(dāng)?shù)目刂扑诌�能提高獼猴桃品質(zhì)（黃龍，2018）。綜上，國內(nèi)外大量試驗均表明避雨栽培條件下，能提高相關(guān)作物的產(chǎn)量和光伏避雨栽培對獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)研究報道較少。 光伏滴灌技術(shù)研究進(jìn)展1）光伏滴灌技術(shù)原理與裝備伏滴灌技術(shù)將光伏發(fā)電技術(shù)與滴灌技術(shù)有機(jī)接合，利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為箱匯流后，通過控制器（控制逆變器）后驅(qū)動光伏直流（交流）水泵系統(tǒng)揚(yáng)水，并進(jìn)行灌溉的一種新型灌溉技術(shù)，由光伏發(fā)電系統(tǒng)、揚(yáng)水系統(tǒng)及滴灌系統(tǒng)組成。常見設(shè)備：太陽能電池、太陽追蹤器（可選）、控制器（可選）、蓄電池（可選）、太陽選）、最大功率點(diǎn)追蹤器（可選）、光伏水泵、高位蓄水池（可選）、以及滴灌所用的灌水器等設(shè)備設(shè)施或材料等（Deveci et al., 2015）。Chandel et al.（2015）指出，當(dāng)模式主要有三種，如圖 1-1、圖 1-2、圖 1-3 所示。

圖 1-2 無蓄電池的光伏交流水泵灌溉系統(tǒng)Fig. 1-2 Photovoltaic AC water pump irrigation system without batteries圖 1-3 有蓄電池的光伏交流水泵灌溉系統(tǒng)Fig. 1-3 Photovoltaic AC water pump irrigation system with batteries太陽能電池工作的基本原理光伏效應(yīng)(Photovoltaic Effect) 是 1839 年被發(fā)現(xiàn)的，后來經(jīng)世紀(jì)的發(fā)展，直到 20 世紀(jì) 70 年代中后期，光伏發(fā)電技術(shù)才得到不斷的完善、成本逐漸爭鳴等，，2005）。單個太陽能組件的發(fā)電的功率很小，需要將諸多的太陽能組件串并聯(lián)一個可以利用的太陽能電池。按照形態(tài)可分為塊狀太陽能電池和薄膜太陽能電池，薄膜
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S663.4;S275.6

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本文編號：2709938