CN113796237A - 一种基于新能源供电的矮化水稻种植***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于新能源供电的矮化水稻种植***及方法，矮化水稻种植***包括植物气候室、培养架、培养容器和照明灯；植物气候室设置有矮化水稻种植***供电***，矮化水稻种植***供电***包括新能源发电站和蓄电装置，新能源发电站的电能输出端分别连接蓄电装置以及气候调节***和照明灯，蓄电装置的电能输出端也连接气候调节***和照明灯。利用新能源进行发电，对植物气候室进行供电，多余的电能可以存储在蓄电装置中，作为备用电，同时，与电网进行连接，将多余的发电量送入电网或者当新能源发电站和蓄电装置均不满足矮化水稻种植***所需时，从电网获取电能。能够有效降低种植***的用电成本。

Description

一种基于新能源供电的矮化水稻种植***及方法
技术领域
本发明属于植物种植技术领域，具体涉及一种基于新能源供电的矮化水稻种植***及方法。
背景技术
水稻是我国重要的经济作物之一，其在我国农业经济的发展过程中占据着重大的作用，目前在我国多个省市地区的种植面积十分广泛。农业农村部6月30日发布，我国矮化水稻种植已基本实现全覆盖。2018年，我国水稻种植面积4.5亿亩，产量2.12亿吨，占到全国粮食总产量的32.22％。种植面积广、产量高的背后是我国对水稻矮化育种技术的推广。自1959年成功培育出第一个矮秆籼稻品种以来，60年间，全国累计推广矮秆籼稻良种175亿亩以上，在高秆品种基础上增产稻谷累计高达1.75万亿公斤。
然而，矮化水稻种植、选育过程中，对温度的要求较高，高温对水稻的生长发育以及产量造成危害，尤其是水稻抽穗扬花阶段更为明显；近年来，极度天气频发，其中高温热害对水稻生产照成严重影响，为了应对高温天气，现有技术中有采用人工气候室进行矮化水稻的种植、选育，人工气候室是通过人工模拟适宜天气，每天的用电量巨大、成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于新能源供电的矮化水稻种植***及方法，以解决矮化水稻种植、选育过程中，采用人工气候室用电量巨大、成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，一种基于新能源供电的矮化水稻种植***，包括植物气候室、培养架、培养容器和照明灯；所述植物气候室包括培养室和用于调节培养室内部气候的气候调节***，多个平行排列的培养架均匀的分布在培养室内部，所述培养架包括多层平台，每层平台上设置多个培养容器，所述培养容器内种植有矮化水稻；所述照明灯安装在每层平台的上方、设置在培养架上；
所述植物气候室设置有矮化水稻种植***供电***，所述矮化水稻种植***供电***包括新能源发电站和蓄电装置，新能源发电站的电能输出端分别连接蓄电装置以及所述气候调节***和照明灯，所述蓄电装置的电能输出端也连接所述气候调节***和照明灯。
进一步的，所述气候调节***包括温度调节***、湿度调节***以及空气调节***。
进一步的，所述温度调节***包括加热***和制冷***，所述加热***包括设置在培养室内部的电加热器以及水暖***，所述制冷***采用制冷机组。
进一步的，所述湿度调节***采用超声波加湿器，所述超声波加湿器设置在培养室内。
进一步的，所述空气调节***包括安装在培养室内的新风***和二氧化碳补充***；所述新风***设置有新/污进风口和新/污出风口，用于为培养室1内的空气进行净化；所述二氧化碳补充***用于向矮化水稻种植***中补充二氧化碳气体，维持二氧化碳的浓度在固定阈值范围内。
进一步的，所述新能源发电站包括光伏发电站、风力发电站、光热发电站和地热发电站中的一种或多种。
进一步的，所述光伏发电站包括设置在培养室顶部的光伏发电装置，所述光伏发电装置的电能输出端分别连接所述配合蓄电装置、所述气候调节***和照明灯。
进一步的，所述培养容器连通有水培溶液循环装置，所述水培溶液循环装置连通水培溶液存储灌和培养容器。
进一步的，所述培养室四面围墙的上部设置为以梁柱为中心承重、以透明材料例为围挡的结构。
本发明的第二方面，一种矮化水稻种植***供电方法，用于所述的矮化水稻种植***，包括如下步骤：
新能源发电站发电供给矮化水稻种植***，当新能源发电站的发电量满足矮化水稻种植***之外，将多余的发电量存储至蓄电装置中，当蓄电装置满电量时，将多余的发电量送入电网；当新能源发电站的发电量不满足矮化水稻种植***所需时，蓄电装置提供不足的电能，当新能源发电站和蓄电装置均不满足矮化水稻种植***所需时，从电网获取电能。
通过以上技术方案，本发明提出了一种基于新能源供电的矮化水稻种植***及方法，具有如下技术效果：
1)本发明实施例提供的基于新能源供电的矮化水稻种植***，通过建设带有新能源发电***的植物气候室，利用新能源进行发电，对植物气候室进行供电，多余的电能可以存储在蓄电装置中，作为备用电，同时，与电网进行连接，将多余的发电量送入电网或者当新能源发电站和蓄电装置均不满足矮化水稻种植***所需时，从电网获取电能。能够有效降低种植***的用电成本。
2)本发明实施例提供的基于新能源供电的矮化水稻种植***，采用成本低的带保温结构的简易植物气候室，并且在气候室内设置气候调节***，能够精准的控制气候室内的气候，避免高温等极端天气对水稻生长的不利影响。
3)本发明实施例提供的基于新能源供电的矮化水稻种植***，利用储能技术和种植***供电，响应电网的调峰调频信号，解决新能源发电的波动性给电网造成的频率波动影响。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中矮化水稻种植***供电***供电示意图。
图2为本发明实施例中水培溶液循环示意图。
图3为本发明实施例提供的矮化水稻种植***结构示意图。
其中，1培养室；2培养架；3培养容器；4照明灯；5水培溶液循环装置；6气候调节***；7光伏发电装置；8水培溶液存储灌；11矮化水稻种植***供电***；111蓄电装置；100光伏发电站；200风力发电站；300光热发电站；400地热发电站。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
实施例1
如图1～3所示，本实施例第一个方面提出了一种基于新能源供电的矮化水稻种植***，包括植物气候室、培养架2、培养容器3和照明灯4；植物气候室包括了培养室1和气候调节***6，多个平行排列的培养架2均匀的分布在培养室1内部，培养架包括多层平台，每层平台上设置多个培养容器3，培养容器3内种植有矮化水稻；照明灯4安装在每层平台的上方、设置在培养架2上，用于为矮化水稻提供光照。
在本实施例中，气候调节***6包括温度调节***、湿度调节***以及空气调节***。具体来说，温度调节***包括加热***和制冷***，加热***是通过在培养室1的内部设置电加热器以及水暖***，通过电加热或者水暖的方式对培养室1内进行升温操作，维持种植***内部温度22度以上；而制冷***是通过在培养室1外设置制冷机组，用来对培养室1内的温度进行调节。湿度调节***是通过在培养室1内设置超声波加湿器，当培养室1内的空气湿度低于设定值时，则开启超声波加湿器，对培养室1内的空气进行加湿，以符合水稻对空气湿度的要求。空气调节***包括安装在培养室1内的新风***和二氧化碳补充***，新风***设置有新/污进风口和新/污出风口，定时为培养室1内的空气进行净化；二氧化碳补充***用于向矮化水稻种植***中补充二氧化碳气体，维持二氧化碳的浓度在固定阈值范围内。
如图2所示，在本实施例中，培养容器3连通有水培溶液循环装置5；矮化水稻是通过水培溶液进行种植的，其中，水培溶液循环装置5采用水泵，定期的将陈旧的水培溶液排出，将水培溶液存储灌8内的水培溶液抽取至培养容器3中替换为新的水培溶液，以供矮化水稻生长所需。
在本实施例中，照明灯4、气候调节***6和水培溶液循环装置5所使用的电能优先取自植物气候室配备的矮化水稻种植***供电***11。矮化水稻种植***供电***11包括新能源发电站和蓄电装置111，新能源发电站用于对照明灯4、气候调节***6和水培溶液循环装置5进行供电，以维持矮化水稻种植***内多个***的正常运行。
如图1所示，在本申请的一个具体的实施例中，新能源发电站包括光伏发电站100、风力发电站200、光热发电站300和地热发电站400中的一种或多种，实现新能源发电站的电量就地消纳。
在本申请的另一个具体的实施例中，新能源发电站分为集中式新能源发电站和分布式新能源发电站。集中式新能源发电站采用大规模新能源发电站，建造时，将矮化水稻种植***建造在集中式新能源发电站附近，以便实现新能源发电站的电量就地消纳。分布式新能源发电站为小型新能源发电站，例如小型光伏发电站100，在培养室1的顶部设置光伏发电装置7配合蓄电装置111，最大化利用矮化水稻种植***的场地。具体来说，蓄电装置111主要包括串联设置的蓄电池串，将电池串并联后使用，为种植***提供电力。
若新能源发电站为光伏发电站100或光热发电站300，在白天新能源发电站进行发电时，还向蓄电池供电，以便蓄电池充满电量，在夜间时候，当在新能源发电站无法供电时，蓄电池对矮化水稻种植***的多个***继续进行供电，以保持矮化水稻种植***的多个***全天候都正常运行，当蓄电池的电量不足以支撑矮化水稻种植***的正常运行时，通过电网获取不足的电能。当新能源发电站白天的电能多余矮化水稻种植***的正常运行所需时，将多余的电能存储于蓄电装置111中，若蓄电装置111中的电量已满，则将多余的电能输送至电网；当电网的用电需求低于阈值时，蓄电装置111从电网获取电能，为电网起到调峰的作用。具体来说，在电网的用电需求较高的阶段，此时电网供电的电价较高，可以利用新能源发电站向矮化水稻种植***供电，多余的电能存储在蓄电装置111中；在电网的用电需求较低的阶段，此时电网供电的电价较低，可以利用电网对矮化水稻种植***进行供电，以及向蓄电装置111充蓄电，以平衡电网的供电频率。
本申请实施例提供的矮化水稻种植***供电***能够实现新能源发电站的电量的就地消纳，能够解决大规模新能源发电的就地消纳和弃风、弃光的问题。此外，本申请提供的矮化水稻种植***供电***，能够接入电网，实现辅助电网调峰调频，降低用电成本的目的。
同时，为了进一步的节省电能，本实施例中，将培养室1四面围墙的上部设置为以梁柱为中心承重、以透明材料例如玻璃为围挡的结构。能够为水稻生长提供一部分光照，另一部分光照由照明灯4提供。而培养室1下部的围墙结构，是利用中空的夹套结构，采用两层彩钢板，中间夹层为保温材料，例如岩棉、玻璃棉、聚氨酯发泡材料、苯板、挤塑板、聚苯乙烯泡沫、聚苯颗粒保温浆料、酚醛泡沫等材料，进一步提高了培养室1内部气候的稳定性。
本实施例的第二个方面，提供了一种矮化水稻种植***供电方法，用于所述的矮化水稻种植***，包括如下步骤：
新能源发电站发电供给矮化水稻种植***，当新能源发电站的发电量满足矮化水稻种植***之外，将多余的发电量存储至蓄电装置111中，当蓄电装置111满电量时，将多余的发电量送入电网；当新能源发电站的发电量不满足矮化水稻种植***所需时，蓄电装置111提供不足的电能，当新能源发电站和蓄电装置111均不满足矮化水稻种植***所需时，从电网获取电能。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，包括植物气候室、培养架(2)、培养容器(3)和照明灯(4)；所述植物气候室包括培养室(1)和用于调节培养室(1)内部气候的气候调节***(6)，多个平行排列的培养架(2)均匀的分布在培养室(1)内部，所述培养架(2)包括多层平台，每层平台上设置多个培养容器(3)，所述培养容器(3)内种植有矮化水稻；所述照明灯(4)安装在每层平台的上方、设置在培养架(2)上；
所述植物气候室设置有矮化水稻种植***供电***(11)，所述矮化水稻种植***供电***(11)包括新能源发电站和蓄电装置(111)，新能源发电站的电能输出端分别连接所述蓄电装置(111)、气候调节***(6)和照明灯(4)，所述蓄电装置(111)的电能输出端也连接所述气候调节***(6)和照明灯(4)。
2.根据权利要求1所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述气候调节***(6)包括温度调节***、湿度调节***以及空气调节***。
3.根据权利要求2所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述温度调节***包括加热***和制冷***，所述加热***包括设置在培养室(1)内部的电加热器以及水暖***，所述制冷***采用制冷机组。
4.根据权利要求2所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述湿度调节***采用超声波加湿器，所述超声波加湿器设置在培养室(1)内。
5.根据权利要求2所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述空气调节***包括安装在培养室(1)内的新风***和二氧化碳补充***；所述新风***设置有新/污进风口和新/污出风口，用于为培养室1内的空气进行净化；所述二氧化碳补充***用于向矮化水稻种植***中补充二氧化碳气体，维持二氧化碳的浓度在固定阈值范围内。
6.根据权利要求1所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述新能源发电站包括光伏发电站(100)、风力发电站(200)、光热发电站(300)和地热发电站(400)中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述光伏发电站(100)包括设置在培养室(1)顶部的光伏发电装置(7)，所述光伏发电装置(7)的电能输出端分别连接所述配合蓄电装置(111)、所述气候调节***(6)和照明灯(4)。
8.根据权利要求1所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述培养容器(3)连通有水培溶液循环装置(5)，所述水培溶液循环装置(5)连通水培溶液存储灌(8)和培养容器(3)。
9.根据权利要求1所述的基于新能源供电的矮化水稻种植***，其特征在于，所述培养室(1)四面围墙的上部设置为以梁柱为中心承重、以透明材料例为围挡的结构。
10.一种矮化水稻种植***供电方法，用于权利要求1所述的矮化水稻种植***，其特征在于，包括如下步骤：
新能源发电站发电供给矮化水稻种植***，当新能源发电站的发电量满足矮化水稻种植***之外，将多余的发电量存储至蓄电装置(111)中，当蓄电装置(111)满电量时，将多余的发电量送入电网；当新能源发电站的发电量不满足矮化水稻种植***所需时，蓄电装置(111)提供不足的电能，当新能源发电站和蓄电装置(111)均不满足矮化水稻种植***所需时，从电网获取电能。
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