[实用新型]一种用于设施农业的多能互补循环利用系统

说明书

一种用于设施农业的多能互补循环利用系统，多能互补能源控制系统将来自于风力发电系统、市政电网、燃气分布式发电机组和太阳能发电系统的电力进行智能统一调度，供应生产生活用电；燃气分布式发电机组采用市政燃气或来自沼气池的沼气发电；燃气分布式发电机组的烟气余热为种植温室、沼气池、畜禽养殖和水产养殖提供热能；太阳能发电系统设于种植温室的屋顶上；种植温室为畜禽养殖和水产养殖提供青饲料，种植温室、畜禽养殖和水产养殖共同为沼气池提供沼气原料；沼气池为燃气分布式发电机组提供沼气，同时为种植温室提供肥料。

技术领域

本实用新型属于能源供应领域，具体涉及一种用于设施农业的多能互补循环利用系统。

背景技术

设施农业就是综合应用工程装备技术、生物技术和环境技术，通过采用一定的设施和装置，按照动植物生长发育所要求的最佳环境，局部范围改善或创造环境气象因素，使植物或动物获得最佳生长环境的生产方式，如温室、大棚、农业工厂、工厂化养殖场等。

设施农业要实现和保持动植物的最佳生长环境，就需要消耗大量的电力、热量、冷量等能源，能源费用约占设施农业生产总成本的15%～40%。因此能源的供应安全直接影响设施农业的正常生产；能源的成本高低直接影响设施农业的生产成本；能源的获取方式直接决定设施农业CO₂和污染物的排放水平。

设施农业的能源主要有两大类，分别是常规能源和可再生能源。常规能源主要有市政电力和化石燃料；可再生能源主要包括太阳能、风能、沼气、地源热泵等。

目前在设施农业生产过程中，能源利用方式有以下几种：

（1）市政电力主要用于驱动农业生产机械及生产控制系统，也用于转换为热量和冷量来保持设施农业的环境要求，如电加热和电制冷等；

（2）化石燃料主要用于锅炉采暖，其中天然气也用于燃气分布式冷热电三联供：燃气分布式发电机组燃烧天然气发电，为设施农业提供电力，同时将发电产生的余热和烟气加以回收利用，烟气热量作为温室的热源和冷源，烟气中的CO₂经过净化后作为植物气肥，促进植物生长；

（3）太阳能主要用于太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统；

（4）风能主要用于风力发电和风力制热；

（5）沼气是将农业废弃物及畜禽、水产养殖排泄物等通过微生物发酵产生的；主要用于锅炉采暖和燃气分布式进行冷热电三联供：燃气分布式发电机组燃烧沼气发电，为农业温室提供电力，同时将发电产生的余热和烟气加以回收利用，烟气热量作为温室的热源和冷源，烟气中的CO₂经过净化后作为植物气肥，促进植物生长；沼渣和沼液作为肥料供应植物生长；

（6）地源热泵是通过消耗电能，利用水与地球表面浅层地热资源（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为地源热泵的冷热源。在夏季抽取地下冷量制冷，在冬季抽取地下热量采暖。

虽然在设施农业中使用可再生能源，不仅可降低能耗，还可减少CO₂和各种污染物的排放，是绿色环保的农业生产方式，也是未来设施农业的发展方向，但是目前我国可再生能源在设施农业中的利用方式存在一些问题：

（1）太阳能：由于受地理位置、季节、阴雨天、夜晚或特殊天气等环境的影响，太阳能的能源生产和供应都存在间歇性，不能保证持续；另外由于技术水平的限制，太阳能光伏发电的转换效率较低。

（2）风能：风能利用受地理位置限制严重，再加上风力的间歇性，不稳定性、转化效率低、占地面积大等缺点。

（3）沼气：沼气的生产受气温、原料的影响较大；沼气中的硫化物会腐蚀设备，需要进行脱硫；沼气燃烧后的NOx排放到大气中会严重污染环境。