植物工厂建设项目的可行性分析报告Word文档下载推荐.docx
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2.3快速发展阶段2
三、植物工厂在我国的发展状况3
3.1建造植物工厂的科研与生产意义4
3.2植物工厂的类型与生产运用5
四、目前国内外研究状况6
五、植物工厂建设的系统组成与相关设备设施8
5.1风能太阳能发电装置8
5.2环境闭锁密封系统9
5.3人工补光系统的建设10
5.4微喷加湿系统的建设11
5.5空气循环流通系统11
5.6二氧化碳补充系统12
5.7营养液自动控制与供给系统12
5.8物理杀菌系统13
5.9温度控制系统13
5.10立体式栽培系统14
5.11计算机自动控制及远程控制系统14
5.12视频监控与图像传送系统15
5.13废物废液的循环再利用系统16
六、植物工厂示意图及应用效果17
6.1补光型半天候的植物工厂17
6.2立体式高效率植物工厂17
6.3货柜隔热型全天候植物工厂20
6.4船舱式微型植物工厂22
七、投资估算及效益分析23
7.1投资估算23
7.2效益估算24
7.3存在的风险24
八、结论25
一、植物工厂简述
所谓植物工厂，就是通过设施内的高精度控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是由计算机对植物生育过程的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行全天候控制，不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。
相对传统常规农业来说，其设施设备生产工具与栽培模式是股强大的冲击波与挑战。
并且，在产量及品质上都是传统模式所不能比拟的，在生产方式上也是完全迥异的。
在这里没有四季的嬗变，没有天气的干扰，更没有病害及自然的灾害,是种全天候的人工智能环境。
植物生长于最适合的模拟环境中，具有更大的生长发育潜能与更好的质量。
利用植物工厂模式可以不受任何自然界之影响，可以在地上也可以地下，可以在农村也可以在城市，可以在沙漠也可以在极地，甚至还可以在空间站与外星球，如月亮及火星上栽培。
在生产模式与概念上它已完全超越了常规意义的农业生产，它是未来农业发展的创新之路，也是人们在与自然界抗争中，形成自已最有征服性的新型生产模式。
农业生产就是植物通过光合作用生产碳水化合物的过程。
遵循该科学原理，智能LED植物工厂根据不同作物对营养和阳光的需求，对“工厂”内环境要素和营养要素进行实时自动调配，精准供给植物，以确保植物健康生长，实现了不用土、不用阳光，可实现全天候的植物智能化生产，人类甚至可以在太空、荒漠、戈壁等非可耕地里进行作物生产。
1.2植物工厂的优势
与传统农业生产方式不同，植物工厂有七大技术优势：
一是作物生产计划性强，可在不受外界环境影响的条件下，实现周年均衡生产；
二是单位面积产量高，可大幅提高资源利用效率；
三是机械化、自动化程度高，劳动强度低，工作环境舒适；
四是不施用农药，产品安全无污染；
五是多层式、立体栽培，节省土地和能源；
六是不受或很少受地理、气候等自然条件影响；
七是与现代生物技术紧密结合，可以生产出稀有、价高、富含营养的植物产品。
植物工厂是目前全球农业高技术研究的热点，因其融合了现代生物技术、智能装备与信息技术等新科技，也是彰显一个国家农业高技术水平的重要标志。
植物工厂颠覆了传统的农作方式，代表了农业发展的一个创新方向，掌握植物工厂核心关键技术具有战略意义。
随着人们生活水平的提高，对洁净安全农产品的需求越来越迫切，为植物工厂开发的市场前景创造了良好外围环境。
因为在植物工厂内生产的农产品是毫无污染与残留的，它是真正的免农药与无公害，这样的产品也会有较高的价位与市场空间，实现经济效益的良性循环。
此外，我国人均耕地少，耕地资源稀缺。
这种形势下，当下发展我国植物工厂产业非常有必要。
二、植物工厂发展历程
回顾植物工厂发展历程，从上世纪40年代至今，主要历经早期的试验探索、示范应用和当前的快速发展三个阶段。
2.1试验探索阶段
20世纪40年代到70年代初为试验探索阶段。
该阶段是植物工厂的概念成型与试验探索期，其中两项技术的突破对其发展起到了重要支撑作用，一项是“营养液栽培技术”，另一项为“人工模拟与控制环境技术”，以1949年美国科学家在加州帕萨迪纳建立的第一座人工气候室为标志。
其后，日本和苏联相继建成大型人工气候室，进行植物栽培试验。
这一时期植物工厂规模较小，仅为几十平方米到几百平方米。
应用范围也比较窄，主要局限在实验室和示范农场。
光源为高压钠灯，光源与空调能耗大，运行成本较高。
2.2范应用阶段
20世纪70年代至90年代末为示范应用阶段，其中以水耕栽培和人工光源技术的突破为重要标志。
1973年营养液膜技术的出现，以及随后的深液流栽培技术的发明为植物工厂栽培技术的发展奠定了基础。
这一时期，日本植物工厂发展较快，截至上世纪末，日本拥有约20座人工光植物工厂。
80年代，在日本海洋博览馆展出了单株13000多个果的番茄王，就是运用植物工厂技术及各种高新技术集成的产物，当时这种超高产巨型植株的栽培成功，就预示着人类在发挥植物潜能上将有大的突破与发展，也为日后植物工厂的开发与推广起到了极为重要的作用。
在植物工厂里，西红柿单株产量可上千斤，水稻可生产5-6季，黄瓜产量可提高200倍，生菜35天就收获-------这些不是天方夜谭，它是被实践所证明的科学与真理。
在这一阶段，人工光源不断改善，高压钠灯逐渐被荧光灯替代，红光LED开始应用，光源的能耗进一步降低；
传感器与自动控制技术逐渐引入；
示范应用面不断扩大。
植物工厂是植物工厂的高科技与高投入的业态，在这个日本建造一个400平米面积的植物工厂总投资需1亿日元。
2.3快速发展阶段
21世纪初至今植物工厂快速发展，主要得益于蓝光LED的出现与红蓝LED组合光源的研制成功，以及基于网络的智能控制技术的应用。
随着LED的应用，植物工厂人工光源能耗显着降低，栽培层间距进一步缩短，能效比大幅度提升；
同时，传感器、智能控制器以及物联网技术的应用为植物工厂智能化管控提供了可能。
在这一时期，各国加快了对植物工厂的研发力度与产业化步伐，日本2009年提出大力发展植物工厂、振兴现代农业计划。
韩国自2009年开始，政府支持科研机构与企业共同进行人工光植物工厂的研发，数年时间内就推出了10多个型号的植物工厂产品。
美国一方面通过植物工厂的研究希望为空间站和星球探索提供食物保障，另一方面提出了“摩天大楼农业”的构想，希望从空间上突破资源瓶颈，先后出现了芝加哥大厦农场、新泽西州“垂直农场”等设计模式。
三、植物工厂在我国的发展状况
我国从上世纪90年代开始植物工厂研发工作，2002年成功研发自然光植物工厂，2005年研制出LED植物工厂实验系统，并在上海世博会上海世博会首次展出家庭LED植物工厂。
其中尤以中国农科院环发所杨其长团队进展显着。
中国农科院环发所杨其长团队率先提出多个植物的“光配方”，并创制出基于光配方的LED节能光源及其光环境调控技术装备，在业界完成了多个首创性工作：
首次提出“光—温耦合节能环境调控”方法，创制出植物工厂节能环境调控技术装备；
率先提出“光—营养调控蔬菜品质”方法，创制出采前短期连续光照提升品质工艺及技术装备；
率先提出植物工厂光效、能效以及营养品质提升的智能管控方法，创制出基于物联网的智能化管控系统。
2009年，中国农科院环发所植物工厂的研发团队与北京中环易达设施园艺科技有限公司研发出国内第一例智能型植物工厂。
目前，该技术成果已推广到北京、上海、山东等20多个省区市。
我国的植物工厂逐渐走向国际舞台。
2012年至2015年我国连续举办4期植物工厂技术国际培训班，20多个国家的学员接受了系统的植物工厂训练。
基于光配方的植物LED光源产品推广到美国、日本、欧洲等，植物工厂成套产品已推广到新加坡等。
植物工厂虽然拥有众多优势，但在实际发展过程中也面临着一些“瓶颈”。
植物工厂普及和推广的核心是工业产品化，从目前看，植物工厂标准化、模块化装备的研发方面还有待提高。
从研发力量上来看，目前参与研究的主要是科研单位、高校和中小企业。
杨其长表示“希望未来有中国的大企业能积极参与其中，只有实现植物工厂标准化、规模化生产，才能在国际竞争中有地位。
”从经济效益上来看，与露地、大棚相比，植物工厂由于初期建设成本较高、耗能较大等原因，总体上来看单位生产成本还是相对偏高，未来仍需要进一步降低成本。
近年，我国农业自动化智能化数字化的快速发展，已为植物工厂的发展奠定了扎实的基础。
工业技术的发展与成本的降低也为植物工厂的建设提供了助力，许多公司或科研单位已尝试进一步的研究和推广运用。
2013年国家正式将“智能化植物工厂生产技术研究”项目列入“863”计划，由15家科教单位与企业联合进行技术研发。
目前，我国拥有不同规模的人工光植物工厂约100座。
相信不久的未来，植物工厂的发展已不再是望尘莫及望洋兴叹的项目，它将在不久将来，在我国各个地区出现，为我国农业的发展开辟一个崭新的空间。
3.1建造植物工厂的科研与生产意义
建造植物工厂除了本身的经济效益外，还具有更大的社会效益与科研价值。
现在，日本的植物工厂由原来的地上已发展到地下，在东京建设的植物工厂就是在一个原本是银行机构的下室，把农业生产从田野搬至闹热的城镇，它除了生产外，更重要的是为城里人开启了一扇认识农业认识自然与植物的教育窗口，更是学生们培养生物技术兴趣的一个姣好实践教育基地，也是城里人在烦忙工作之余的休闲参观基地。
这种地下的植物工厂将是未来开拓城市地下空间，营造地下生态地下景观地下农场地下观光的最好模式。
植物工厂的建造能为我国树立农业发展史上阶段性的里程牌，它标志着人类征服自然过程中已经取得的辉煌成果，已经为农业发展的最终出路找到了答案，农业生产不再靠天吃饭，不再是被动地顺应自然，而是能利用人类的智慧战胜了自然，为农业发展前景描绘出美丽的画卷，大大增强了人类的自信心与由于地球变暖后对农业造成不良影响的恐慌，更为重要的是，人类将找到一种正真无公害对人体及环境没有任何残留与污染的农业生产模式，它的意义不亚于任何一个时期的农业革命，虽然它的推广与普及还有相当长的时间，但作为生存到这个地球上的人们已认识到人类征服克服战胜自然，获取人类生存空间上也取得了伟大的胜利。
解决蔬菜与粮食问题，解决环保绿色与污染问题已找到了理想的答案，更为令人鼓舞的是，它将为在另外星球上建立农业生产基地开拓了一条理想之径，如在月球上或空间站进行植物工厂的生产已成为可能。
植物工厂的建造，还可引领与培养出更多的农业科研人才投入到高科技农业研究与发展的热潮中，也能够在实践中大大提高科研业务生产水平，特别是当前在传统农业日益令人困惑的时期，为我国的农业科研提出了一个前赡性的方向。
也让更多的农业科研人员转向这种边缘交叉程度极高的学科研究中来，这对于提高我国农业综合研究水平意义重大。
植物工厂为科研人员提出了方向，开辟了思路，提高了水平。
植物工厂的建造能激发更多的年轻人投入到农业生产中，投入到现代高科技农业领域中，为他们创建一个更广阔的平台，当前全世界的农业从业者日趋老龄化与妇女化，这与传统农业模式的生产方式有关，面朝黄土背朝天的靠天靠力吃饭的落后生产方式有关，大多数想创业的年轻人更关注的是环境与功能齐全的城市，而离开农村离开农业，这样使农业从业者的素质每况愈下与后继人才日渐匮乏。
而这种新型的农业模式，劳动力已得到彻底解放，劳动强度大大降低，生产场所环境已完全优化，自然风险完全解除，在生产过程中从原来的野外劳力付出型变化室内的智力付出型，在植物工厂内会让人体会更，人在花丛中，人在与自然的和谐中，在轻松而优雅的环境中，做些诸如生产计划制定，植物生长观察、参数数据的设定切换等皆属轻松智力型工作，大大激发了年轻人对农业的兴趣与爱好，农业生产模式及观念的改变，使年轻人能纷纷在从城镇转回到农村，投身到植物工场的现代农场建设中，改变当前农业的三八六零部队（指妇女与60岁以上的老人）的产业现状。
这种改变对于加快农业产业发展，提高农业生产水平意义是深远与巨大的。
3.2植物工厂的类型与生产运用
植物工厂从广义来说分为温室型半候的植物工厂与封闭型全天候的植物工厂，这里所指的植物工厂是专接封闭型全天候的植物工厂，它的主要特点是，植物生长的任何环境因子都是人工精确化模拟创造的，不受外界任何因素的点滴影响，植物生长于一个数字化可控化，可精确计算与估计的工厂内，就如工厂一样生产出外观形态及品质一致符合标准的农产品。
在可控精确环境下，植物的收获期是确定的，植物对各种因子的需求也是稳定的，人们生产操作模式是标准的或是无人化机器人生产方式的。
这种植物工厂能为农业生产定茬如期准确地供应农产品，能不受自然病虫侵害与土壤污染供给清洁无任何残留的高档农产品，能按照植物遗传基因的性状最大化在表达，培养出超常规超营养价值的农产品。
能为生产者提供最及时而准确的植物生长因子与发育状况的相关咨讯，为灵活而精确地调整生产方案提供资料，也能够实现任何品种的发育进程调节与产期调整，更为有利的是，在植物工厂内能按照人工研究的农艺参数为生长创造模拟最佳的生长模式，为农业专家系统的研究与运用创造了一个最好的平台。
在植物工厂内植物的基因能比传统模式下得到最大化最优化的表达与发挥，而且可以通过环境的人为创造，有计划或目的性地表达一些能改善品质营养的目标基因，培养出常规环境不能培育的特色产品。
作为最先进的植物栽培模式在生产上具有以下作用，首先单位面积产量是传统生产的几十倍甚至上百倍，增产的主要部份主要是由于生育期大大缩短而使栽培的茬数也就是复种指数大大地提高，另外就是单株的产量，在最适的人工环境下能比常规栽培有更大的生物量，在栽培利用空间上可以提高7-10倍以上，真因为植物工厂的这些优越性才使产量超常规地提高，生产效率发生了质的飞跃。
其次，植物工厂内创造的生长环境是相对稳定的数字化环境，植物发育所需的诸如积温可以精确地计算，让植物按专家系统的生长模式设定的进程精准地进行，能做到从播种至收获的稳定如期上市，使最精确的生产计划得以实现；
如在植物工厂内小麦的生育期只需56天，莴苣的生育期只需35天，这些都可作为精准栽培计划生产的标准数据被录入计算机的专家系统。
在植物工厂内，可以人为地控制与启动对人们需求的基因表达时间与速度，从而可以培育为人们提供最具营养价值与口味的高档蔬菜或者反季节蔬菜；
在植物工厂内，植物的生长大多采用24小时的全光照补光或脉冲式补光，植物的同化率得到最大化的发挥，而且光照时间与光质可以按人们栽培的需要进行调控，从而使植物的光形态形成实现科学化的控制；
植物工厂是种全封闭的栽培系统，可以做到无菌化无虫化生产，栽培的植物勿需使用任何杀菌治虫的化学药剂，栽培的产品是真正的绿色无公害食品，而且品质更加脆嫩与优良。
植物工厂内环境可控性强，特别是可以使栽培环境的二氧化碳浓度得到大幅度的提高，使生长着的植物光合效率提高至几倍，生物量的形成，营养物质的积累是常规的几倍。
植物工厂虽然在设施上一次投入较大，但是它是种高度集约的栽培模式，不管是劳动力还是能源资源上都得以最经济的利用，栽培效率与效益得到大幅度的提高，曾有人做过对照试验，在常规温室内栽培蔬菜，相同的产量前提下，植物工厂运行的投入与温室相关无几，但植物工厂的产品却有更大的经济价值，总体来说投资植物工厂还是很合算的；
植物工厂可以在自然环境恶劣不适传统栽培的地区进行建造生产，如沙漠、孤岛、地下、南北极、或者土壤气候不适区栽培，使农业生产上的空间限制得到了解放；
另外，从业者可以依赖专家系统进行植物工厂的管理，无需掌握与了解太专业的农业技术就可进行管理，使更多有志于农业的业外人士可以随心所欲地操作与生产，如果结合机器人，真的可以实现无人化傻瓜化的管理。
目前，植物工厂作为最前沿的栽培模式，常作为观光农业开发的一个主要项目，也常作为学校学生学习与掌握生物自然科学的一个最好基地与实践教材，更是城镇居民寻找自然感受自然品味自然的最好去处。
植物工厂以其无比的优势性与可操作性前沿性，它必将成为我国农业发展中一个不可或缺的研究课题与发展方向，也更是未来农业的一种主要模式，估计在10年后，它会像现在设施农业一样被普及与运用，作为有先见的企业家投资者率先挤入这个行业建立植物工厂必将会带来丰厚的经济回报与巨大的社会效益。
四、目前国内外研究状况
植物工厂在日本是目前正在倡导与推广的高新农业项目，它们已有成熟的技术与配套的相关设备与设施，而且都已经做到相当专业化的程度，它们通过植物工厂普及振兴会进行推广，现已有几十家较有规模的植物工厂基地，主要以生产瓜果蔬菜为主，还有芽苗菜植物工厂与花卉类的植物工厂，这些植物工厂已经能为日本本国对农产品的需求起到了很大的调剂作用，如建在爱知县的芽苗菜工厂一天能产200万盘，可供好几个城市的芽苗菜需求，还有许多利用植物工厂进行规模化的生产莴苣，已成为生产无公害高档莴苣的主要模式；
还有在农作物水稻上进行了科学的偿试，取得了很好的种植效果。
而在台湾，80年代就建立了设施与功能齐全的我国第一个芽苗菜植物工厂，内部设备从播种传送培育收获包装全部实现自动化机械化，并且结合微机与自走式的环境控制管理，使芽苗的栽培层次达到十几层以上，空间利用率极高，集约化程度大大地提高。
还有美国以色列荷兰这些发达的国家也都对植物工场进行了研究偿试与推广，都取得了很好的效果与颇有价值的科研成果，目前，特别是在节能化的研究上，已形成了从风能电能到生物能的多种能源开发趋势，并且都在生产上得以运用，如利用太阳能供电的自发电型植物工厂与风能发电植物工厂，还有利用光导技术进行传纤传播实现光的充分利用，还有利用科学的反光原理，使工厂内的光能得到最大化的利用，更有些植物工厂甚至利用微生物发酵发电以实现农业可持续与循环发展，能源与材料是植物工厂普及推广的限制因子，有了这些先进的技术作为支撑，使植物工厂的普及渐趋可能；
最近在补光节能化方面，日本又有了新的发展，如利用半导体二极管及激发发光技术，可以使光的效率大大提高，使电能消耗得到进一步的降低，还可以实现植物叶片表面的近距离补光；
补光技术的改进发展为植物工厂的低成本运用起到了关键性的作用，原本植物工厂内耗能最大的就是补光而现在可以几倍地下降，特别是有特定光谱的二极管与激光光源，可以在不影响光合效率前提下，实现电能转换率的最大化；
在计算机的控制上，目前基本实现环境模拟的自动化智能化与精确化，能够实现诸如温度湿度光照强度二氧化碳浓度营养液EC液温溶氧等植物生长相关因子的在线检测与反馈闭环控制，甚至还可以通过互联网进行远程监控，以及通过卫星系统进行全球控制，在视频监控上采用数字化硬盘技术实现植物图象的远距离清晰化传送，做到参数与图像的全方位监控，实现管理者只需敲击键盘就能进行生产指挥的数字化管理，另外，对于各种不同栽培植物专家系统的研发运用上也得以采用，管理者只需轻松地调动相关植物的最佳生长模式就可进行最优化的生产管理，使农业生产更为傻瓜化；
有些较为先进的植物工厂还安装上植物生理传感器，实现植物生长过程中各项生理指标的在线检测，以实现环境因子的最科学化控制，也就是可以按发育生理所需来命令控制各项环境因子，如光合效率、呼吸作用、蒸腾系数、茎流量、果实膨胀等，并且能利用计算机技术进行曲线记载，科研者可随时调出实时的在线资料而进行科学研究，为科研者的研究提供了最科学的试验平台；
目前，随着智能机器人技术的发展，也在植物工厂中被采纳运用，如种苗的嫁接插苗与果实的采收与走动式的管理等，都开始利用机器人来完成，取代了原来繁杂的人工操作；
在无菌环境的创造上，也结合了当前较为先进的纳米材料技术物理杀菌技术，使整个植物栽培空间实现无菌化自洁化；
营养液的供应调配及控制上，也能了很大的提高，如营养液控制中心的建立代替了原来复杂的人工操作，各种植物所需元素上的在线检测及调控也被运用，做到了植物所需元素及栽培液酸碱度的精确化控制，在废液的处理与再利用上也有了进一步的改进与提高；
使栽培成本与环境排污最大大的降低，真正实现了封闭式自循环生态系统的合理构建。
从原本纯耗资源型转变为可持续可循环型，从原本的高成本型转变为现在的经济实用型；
从原本的操作繁琐型转变为现在的傻瓜操作型；
总之，从发达国家看植物工厂具有很广发展空间与很看好的发展趋势，是未来农业发展的一种重要模式。
而我国这方面的研究也不甘落后，近年，在国防科技大学、中国农科院及浙江丽水农科所的通力联合攻关下，上述的技术问题也基本上得到解决，可以与国际技术水平相比，只是在产品的精致上还不能与发达国家相提并论，但估计通过几年的努力，与植物工厂相配的各种专业化设备设施将会相继开发与运用；
基于目前国内的实际农业生产力水平，还是需要从本国国情出发，开发一些成本较低但功能不亚于国外产品的控制系统、建造材料、及设备设施，以满足我国初级阶段对于建设植物工厂的市场需要，为快速启动与推进植物工厂先迈出历史性的第一步。
五、植物工厂建设的系统组成与相关设备设施
植物工厂的建造是个系统而庞大的工程，它所涉及的技术之广与所用的材料之多是常规传统农业所不能比的。
其中就环境控制就需要涉及到十二大系统，风能光能发电系统、人工补光系统、微喷加湿系统、空气循环流通系统、二氧化碳补充系统、营养液自动调控系统、物理杀菌系统、温度控制系统、立体式栽培系统、视频监控图像传送系统、计算机远程控制系统、废物的再循环利用系统等；
组成这些系统所涉及的学科包括生物技术、计算机环境控制技术、物理材料技术、能源综合利用技术、规划设计技术、农产品加工贮藏技术等；
这么庞大的技术体系与构建工程必须对它进行科学设计，合理规划与严格实施才能得以完成，只有在科技人员、工程人员充分配合下才能建成，所以说它的建造是项庞大复杂的工程，它的建造具有农业航模一样的意义与伟大，是一般单位难以独立完成的，它必须利用各个学科各个部门的相互合作相互配合的前提下才能实施建造，所以在建造之前要让工程施工者对各个系统有个充分的认识，对各种设备与材料有个全面的了解，是十分必要的。
以下就植物工厂建设所需的相关设施设备及材料采购有作些说明，这样才能在建造时能得以应手地实施，按计划如期完工。
现就植物工厂所涉的各种技术与设备作些简单的介绍。
5.1风能太阳能发电装置
植物工厂属于电动力农业范畴，它所涉及的每一块运行系统都离不开电能，如环境模拟、工厂操作、人员管理等都需要用电，而电资源在当前这个时代又是耗能最大最匮乏的资源，如何实现电资源利用的节能化是建造植物工厂需要考虑的核心问题，所以在尽量挖掘可利用资源上进行研究与开发是极为重要的，再加上有些植物工厂是建在无电力供应的地方，更需把电摆到最首要的位置来进行科学设计，当前电资源以水资源的利用最为广泛，还有煤发电、核发电、沼气发电等发电模式，而这些发电都有它的局限性，只有太阳光发电与风力发电才具有它运用的普遍性，而且在实践上往往又是把两者结合起来设计，达到能源供应的互补，如没有光照时可利用风能发电，这些发电技术与装置投入成本又不大，而且安装简单易实施，例如在地球的南北极建造植物工厂或在月球上建造植物工厂首选的发电系统就是风太阳能发电系统，在有工业电供应区也可利用这两种发电技术进行补充供电，特别是用于通风与补光上最为经济实用。
太阳能发电原理与技术就是利用半导体材料在光照作用下发生电子跃迁位移而形成电流的原理而设计的，现在常用的半导体发电板有晶体电板与非晶体电板，这些电板在太阳照射下能产生电流，再利用贮电电瓶与逆变装置进行电的贮藏与转换，这样就构成了一个完整的太阳能发电系统；
而风力发电是利用风力对风扇的带动而实现能量转换的发电方式，原理与操作都较为简单而容易掌握，在植物工厂配置太阳能或风能发电系统时，可先对补光所需的功率进行计算，再确定太阳能电板的受光发电面积
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