智慧農(nóng)業(yè)光伏大棚通過集成光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)種植功能，實(shí)現(xiàn)土地資源的高效利用與能源生產(chǎn)的協(xié)同優(yōu)化。其核心在于構(gòu)建能源-生產(chǎn)耦合優(yōu)化模型，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策支持，平衡光伏發(fā)電效率與農(nóng)作物生長(zhǎng)需求，推動(dòng)農(nóng)業(yè)向低碳化、智能化方向發(fā)展。
模型的基礎(chǔ)是多源數(shù)據(jù)感知網(wǎng)絡(luò)。在大棚頂部與立面部署光伏組件，同步安裝光照度、溫濕度、土壤酸堿度及二氧化碳濃度傳感器，實(shí)時(shí)采集環(huán)境參數(shù)與光伏發(fā)電數(shù)據(jù)。例如，某光伏大棚項(xiàng)目通過在大棚內(nèi)布置200余個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)每分鐘級(jí)的數(shù)據(jù)更新，為后續(xù)分析提供高密度數(shù)據(jù)支撐。光伏組件發(fā)電數(shù)據(jù)與農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議上傳至邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行初步清洗與壓縮，減少數(shù)據(jù)傳輸壓力。
能源-生產(chǎn)耦合模型需實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)匹配。通過分析歷史發(fā)電數(shù)據(jù)與作物需光規(guī)律，模型可優(yōu)化光伏組件透光率配置。例如，在食用菌種植區(qū)，采用低透光率光伏組件，滿足菌類生長(zhǎng)對(duì)弱光環(huán)境的需求，并且提高發(fā)電效率；在葉菜類蔬菜種植區(qū)，采用可調(diào)節(jié)透光率的光伏幕墻，根據(jù)作物生長(zhǎng)階段動(dòng)態(tài)調(diào)整光照強(qiáng)度。某實(shí)驗(yàn)大棚通過該策略，使食用菌產(chǎn)量提升，光伏發(fā)電效率提高。此外，模型可結(jié)合天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來光照強(qiáng)度與發(fā)電量，動(dòng)態(tài)調(diào)整農(nóng)業(yè)設(shè)備用電優(yōu)先級(jí)。例如，在陰雨天氣，優(yōu)先保障灌溉與溫控設(shè)備供電，暫停非必要照明。
設(shè)備協(xié)同控制是耦合模型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過在通風(fēng)機(jī)、灌溉泵、補(bǔ)光燈等設(shè)備上加裝智能控制器，模型可基于環(huán)境參數(shù)與作物生長(zhǎng)模型，自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。例如，當(dāng)大棚內(nèi)溫度超過作物生長(zhǎng)閾值時(shí)，模型自動(dòng)啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)并調(diào)整光伏組件角度，增加遮陽(yáng)面積；當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時(shí)，模型結(jié)合光伏發(fā)電余量，智能調(diào)度灌溉泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。某光伏大棚通過該策略，使單位面積能耗降低，農(nóng)作物產(chǎn)量提升。
模型還需具備故障預(yù)警與能效評(píng)估能力。通過建立設(shè)備健康度模型，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件、逆變器及農(nóng)業(yè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測(cè)潛在故障風(fēng)險(xiǎn)。例如，當(dāng)某光伏組件輸出功率持續(xù)低于基準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)工單并推送至運(yùn)維人員，避免發(fā)電效率下降。模型可按日、周、月生成能效分析報(bào)告，對(duì)比不同作物種植模式下的能源消耗與產(chǎn)出效益。例如，某大棚通過分析發(fā)現(xiàn)，種植有機(jī)草莓的能源回報(bào)率高于傳統(tǒng)蔬菜，據(jù)此調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與能效雙提升。
伏鋰碼云平臺(tái)在此領(lǐng)域展現(xiàn)了技術(shù)賦能價(jià)值。其自主研發(fā)的農(nóng)業(yè)能源-生產(chǎn)耦合優(yōu)化系統(tǒng)，支持光伏組件、傳感器與農(nóng)業(yè)設(shè)備的協(xié)議適配與數(shù)據(jù)互通，通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建大棚三維能耗模型。例如，某大型農(nóng)業(yè)企業(yè)利用伏鋰碼平臺(tái)搭建了耦合優(yōu)化平臺(tái)，整合光伏發(fā)電、環(huán)境監(jiān)測(cè)與作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)策略聯(lián)動(dòng)。平臺(tái)還可通過低代碼開發(fā)工具，支持用戶自定義控制規(guī)則，例如根據(jù)作物市場(chǎng)價(jià)格動(dòng)態(tài)調(diào)整光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)用電的優(yōu)先級(jí)。
在智慧能源管理領(lǐng)域，伏鋰碼曾為某生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)光伏大棚提供智慧能源管理方案。通過部署500余個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)與智能網(wǎng)關(guān)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)20個(gè)光伏大棚的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)控。項(xiàng)目實(shí)施后，該園區(qū)年光伏發(fā)電量提升，農(nóng)作物單位面積產(chǎn)值增加，碳排放降低。
