1、農光互補電站設計要點與實務 2015年4月,目 錄 一、光伏與農業(yè)結合概念 二、農業(yè)大棚設計要點 三、日本、歐洲、臺灣光伏農業(yè)案例,光伏電站規(guī)劃設計要點,農業(yè)種植養(yǎng)殖規(guī)劃要點,農業(yè)光伏大棚（種植養(yǎng)殖）設計要點,漁光互補,牧光互補,光伏農業(yè)大棚,目 錄 一、光伏與農業(yè)結合概念 二、農業(yè)大棚設計要點 三、日本、歐洲、臺灣光伏農業(yè)案例,大棚結構設計的特殊性 光伏組件替換了塑料薄膜，導致結構承擔荷載增加，在結構設計時，應進行建模計算，分析構件受力，在滿足結構安全、25年使用壽命的條件下，盡量采用輕型鋼材，如冷彎薄壁卷邊槽鋼、Z型鋼、幾字鋼等，降低結構用鋼量、控制成本。,光伏大棚結構設計,原有大棚的采光

2、面由拱坡改為平坡，傾角設計為18-25左右，塑料薄膜改為鋪設電池板和透光玻璃，效率損失2%9%。,傳統(tǒng)日光溫室結構,太陽能日光溫室結構,光伏大棚組件傾角設計,設計溫室采光面時，光線入射角度不宜選取過大，過大會造成溫室的脊高過高，結構不合理。同時，根據光線反射原理，光線入射角從90降到50時，透過采光面的光量下降不明顯。日光溫室的設計中要求大于或等于50，便滿足采光需求。,最佳傾角,18傾角,光伏大棚組件傾角設計,光伏大棚組件傾角設計,光伏大棚組件選型,晶硅高效組件； 組件功率相近，即初設效率一致性要好； 組件衰減速度一致、穩(wěn)定； 高溫高濕區(qū)域須選用抗PID組件。,大棚內濕度一般60%以上，在鋼

3、構表面、大棚膜面易冷凝、結露。這種高濕環(huán)境對鋼結構本體存在腐蝕，對布置在大棚內的光伏組件、接線盒、電纜、橋架、匯流箱等的安全穩(wěn)定運行存在隱患，如降低設備絕緣強度、造成導電金屬或電路板腐蝕、降低使用壽命、造成電氣短路故障等，尤其是光伏組件。采用內天溝設計可集中收集冷凝露水。,光伏大棚組件選型,光伏大棚組件選型,組件PID后果,組件PID測試條件,抗PID電池片、抗PID組件,組串逆變器和匯流箱的防護等級要達到IP65. 組串逆變器和匯流箱最好安裝在大棚外。（棚內濕度至少60%）,光伏大棚類電站設備選型,依據組件自身特性和理論計算，組件橫四排布方式比豎二排布方式發(fā)電量至少可以增加2%5%以上的發(fā)電

4、量。,光伏組件橫向布置,光伏組件串數量設計,光伏組件排布設計,光伏組件排布分為： 1）全遮擋式排布 2）部分遮擋式排布,豎向排布,橫向排布,間隔式排布,棋盤式排布,豎向排布,橫向排布,豎向排布,橫向排布,通過計算間隔排布光照均勻度為72.8%； 棋盤式排布為75.8%。光照均勻度越大，說明均勻性越好，故棋盤式排布均勻度要 好于間隔式，從而更有利于溫室作物的生產。,間隔式排布,棋盤式排布,光伏組件排布設計,1）晶硅常規(guī)組件全遮擋排布獨棟光伏農業(yè)大棚,大棚側面,大棚坡面,晶硅常規(guī)組件光伏大棚,光伏組件排布設計,晶硅組件排布圖,組件功率；255W 組件規(guī)格：1636mm*994mm 排布：組件豎向排

5、布，橫排65塊，豎排6 塊，合計390塊 裝機容量：99.45KW 大棚規(guī)模：占地約1畝，實際面積看上圖,晶硅常規(guī)組件在大棚上鋪設時，組件排布方式并不是固定的，也可橫向排布，可根據大棚及現場的實際需求進行調整。,光伏組件排布設計,2）薄膜組件全遮擋排布獨棟光伏農業(yè)大棚,薄膜組件滿鋪式光伏大棚,大棚側面,大棚坡面,光伏組件排布設計,組件功率；80W 組件規(guī)格：1300mm*1100mm 透光率：10%-20% 當地維度：36.58N 大棚向陽面合理傾角為20 排布：組件豎向排布，橫排36塊，豎排7 塊，合計252塊 裝機容量：20.16KW 大棚規(guī)模：占地約800,薄膜組件排布圖,薄膜組件在大棚

6、上鋪設時，組件之間的距離與排布方式并不是固定的，可根據大棚及種植農作物的實際需求進行調整。,光伏組件排布設計,3）雙玻組件連棟滿鋪式大棚,單跨大棚側面示意圖,大棚坡面示意圖,組件功率；150W 組件規(guī)格：1530mm*761mm 當地維度：32.58N 大棚向陽面合理傾角為16 排布：組件豎向排布，橫排50塊，豎排4 塊，合計200塊，連棟大棚單跨裝機容量：30KW， 總裝機容量為：540KW 大棚規(guī)模：連棟大棚共18跨，占地約7200,光伏組件排布設計,晶硅組件排布圖,連棟大棚整體側面示意圖,雙玻組件在大棚上鋪設時，組件排布方式并不是固定的，可根據大棚及現場實際需求進行調整。,光伏組件排布設

7、計,4）雙玻組件連棟間隔式大棚,連棟大棚單跨測面,大棚坡面,組件功率；150W 組件規(guī)格：1530mm*761mm 當地維度：32.58N 大棚向陽面合理傾角為16 排布：組件豎向排布，橫排51塊，豎排4 塊，合計 204塊，連棟大棚單跨裝機容量：30.6KW， 總裝機容量為：550.8KW 大棚規(guī)模：連棟大棚共18跨，占地約14400,光伏組件排布設計,雙玻組件排布圖,連棟大棚整體側面示意圖,雙玻組件在大棚上鋪設時，組件之間的距離與排布方式并不是固定的，可根據大棚及種植農作物的實際需求進行調整。,光伏組件排布設計,不同地區(qū)組件與逆變器容量配比表,大棚內設施 利用地源熱泵確保大棚內恒溫可節(jié)能4

8、0%。,光伏農業(yè)大棚內部設施,典型案例1：西北地區(qū)光伏農業(yè)大棚典型結合方式,附加式光伏大棚雖然結合度不高，但農光互不影響，能完全確保大棚農業(yè)和光伏發(fā)電各自功效的最好發(fā)揮。,典型案例2：華東、華南地區(qū)光伏農業(yè)大棚典型結合,太陽能連棟大棚適合于華東、華南一代大面積光伏農業(yè)一體化項目，目前花卉和育苗類是贏利最優(yōu)的，純蔬菜大棚虧損嚴重。,1）18連棟光伏大棚（1MW模塊設計 橫向排布）,光伏大棚模塊化典型設計,占地面積120m*107.731m,2）18連棟光伏大棚（1MW模塊設計 豎向排布）,光伏大棚模塊化典型設計,占地面積112m*107.731m,典型案例3：全遮獨棟大棚與光伏電站的典型結合,全

9、遮太陽能獨棟大棚適合蘑菇養(yǎng)殖、喜陰植物育苗，該典型能在1畝大棚鋪設100KW的光伏組件，保證了大棚頂面積的最大利用，利用率可以與地面電站相同。,獨棟單坡光伏大棚（1畝 常規(guī)組件無間隔豎排）,大棚組件坡面排布圖 64*6,占地面積66m*10m,獨棟單坡光伏大棚（1畝 常規(guī)組件無間隔橫排）,大棚組件坡面排布圖 40*10,占地面積67m*10m,獨棟單坡光伏大棚（1MW模塊設計 豎排）,占地面積137m*98.3m,獨棟單坡光伏大棚（1MW模塊設計 橫排）,占地面積139m*98.3m,典型案例4：畜牧、光伏電站典型結合,太陽能養(yǎng)殖棚也是比較有效的結合，并且也能在1畝面積的大棚上鋪設100KW的

10、光伏組件，保證了大棚頂面積的最大利用，利用率可以與地面電站相同。,獨棟雙坡光伏大棚（1畝 雙玻組件1間隔橫排）,占地面積68m*10m,獨棟雙坡光伏大棚（1畝 雙玻組件1間隔豎排）,占地面積68m*10m,獨棟雙坡光伏大棚 （1MW模塊設計（1間隔豎排）,獨棟雙坡光伏大棚 （1MW模塊設計（無間隔豎排）,太陽能敞開式農業(yè)大棚適合華北、華東、華南等地區(qū)的中藥種植、天然牧草場畜牧、特種水產品養(yǎng)殖等，是比較有利與農業(yè)和光伏雙方面的一種結合模式,典型案例5：敞開式大棚和光伏電站典型結合,敞開式光伏大棚（1MW模塊設計）,晶硅組件發(fā)電系統(tǒng)一級匯流,光伏農業(yè)大棚典型設計圖庫,項目地址：寶應射陽湖 占地面積

11、：930畝 每年發(fā)電量：3500萬度 總投資：28000萬,成功案例1：江蘇寶應射陽湖30兆瓦漁光互補項目,成功案例2：江蘇正輝金湖100兆瓦漁光互補項目,項目地址：淮安金湖縣 占地面積：2400畝 每年發(fā)電量：12000萬度 總投資：85426 萬元,成功案例3：江蘇阜寧30兆瓦漁光互補項目,項目地址：阜寧縣陳集鎮(zhèn)大劉村 占地面積：1000畝 每年發(fā)電量：3300萬度 總投資：26754萬,成功案例4：內蒙香島130兆瓦農光互補項目,項目地址：內蒙香島 占地面積：10000畝 每年發(fā)電量：16900萬度 總投資：111890萬,成功案例5：寧夏永寧50兆瓦農光互補項目,項目地址：寧夏永寧 占

12、地面積：3000畝 每年發(fā)電量：6800萬度 總投資：75757萬,協鑫新農業(yè)科技有限公司,漁光互補,牧光互補,光伏農業(yè)大棚,協鑫新農業(yè)科技是2014年底新成立的公司，注冊資本1個億。,林光互補光伏發(fā)電項目是利用荒山荒地建設光伏電站，繼而開發(fā)揚程水利項目、反哺植樹造林工程。,協鑫集團和南京農業(yè)大學合作共建 “光伏農業(yè)產業(yè)研究院” 協鑫集團和南京林業(yè)大學成立工作站共同研究 “光伏板下新經濟”,產學研聯盟,目 錄 一、光伏與農業(yè)結合概念 二、農業(yè)大棚設計要點 三、日本、歐洲、臺灣光伏農業(yè)案例,2013.4月起 日本農林水產省通過光伏農業(yè)接收FIT方案；主要條件為農地上的作物產出不得少于未安裝的20

13、%(每三年檢查)。 日本有超過1.3百萬公頃的農地(13%國土)，光伏農業(yè)方案解決了地面電站的土地需求問題，兼顧了作物的順利產出同時也對農戶帶來額外的收入。,日本光伏農業(yè)方案,日本光伏農業(yè)開發(fā),跟進中項目- 30MW,茨城縣行方市, 30-50MW 9個以上光伏農業(yè)項目，單體大于100kW 取得經產省設備認定，與主管機關洽談土地轉換申請中， 預計第一季取得許可。 規(guī)劃中的農地可施行超過30MW。,意大利雙軸追蹤技術,意大利REM公司專注于提供零污染強調生態(tài)和諧的清潔能源與有機農產品解決方案。擁有雙軸追蹤專利Agrovoltaico 。 Agrovoltaico技術于2010年起于北意大利的6.

14、7MW項目上驗證， 在光伏及農業(yè)產業(yè)中取得最佳平衡。 持續(xù)開發(fā)相關技術與支持相關項目開發(fā)工作；目前于日本展開了一連串的驗證項目。,從構想到實踐-雙軸追蹤技術的實際驗證,6.7MW北意大利項目-光伏與農業(yè)的最大綜效,Solar Sharing,自2004年起研發(fā)結合光伏與保持農業(yè)產出的技術，Agrovoltaico 設計考慮: -雙軸追蹤系統(tǒng)提升了光伏的發(fā)電輸出同時保持自然光最高的穿透。 -良好設計的抗風、抗冰刨與抗雪模式可隨嚴峻氣候而調整，保持系統(tǒng)的完整性。 -架高支架提供充裕的農業(yè)機具工作空間，種植、施作與收成均不受影響。,同時提升設備的耐候性與組裝的便利性。 針對特殊植栽，設備可保濕提高產

15、出；同時可加配防曬網增強抗曬功能。,Agrovoltaico -雙軸追蹤技術,為被動式追蹤系統(tǒng)。 每個追蹤系統(tǒng)都附有控制模塊， 提供追蹤與反追蹤運算； 同時ISMB無線模塊提供遠程操作能力，輕松藉由計算機或是手機接口進行運維。 風速計監(jiān)測可于強風時啟動抗風模式。 可遙控進入農業(yè)機具操作模式提升高度，確保組件安全 。 同時提升光伏發(fā)電(25-30%)與維持農作物產出。,2014年中，固定型與雙軸追蹤的比較(5/4日與7/3日),遮陰模擬,設定組件動作路徑。 待檢查區(qū)建立成10,000個不同光強度的子區(qū)進行模擬。 利用GECROS (Genotype-by- Environment interac

16、tion on CROP Growth Simulator”) 進行農業(yè)產出模擬。,對農作物產出影響,實際證明Agrovoltaico雙軸追蹤技術對農產品產出影響極微: 與意大利大學Agricultural Dept. of University of Piacenza (Northern Italy)的數據庫(超過37年)比較驗證 6.7MW項目，自2011年起的收成數據顯示并無明顯差異,2,15MW 北意大利項目,臺灣太陽能農業(yè)生技的實績,總面積：約23公頃 第一區(qū)：3.3公頃(太陽能+溫室) 第二區(qū)：0.7公頃(太陽能+溫室) 第三區(qū): 5.0公頃(太陽能+溫室) 第四區(qū)：2.5公頃(太陽能+溫室) 第五區(qū)：3.8公頃(太陽能+簡易溫室) 第六區(qū)：7.8公頃(果樹區(qū)及包裝區(qū)),實績 自2011年起為了改善農業(yè)環(huán)境，多方努力研發(fā)玻璃溫室與太陽能的搭配，以活化土地價值、農業(yè)精致化、太陽能效率極致化為目標。成功打造太陽能設備與農業(yè)結合；此設備經商轉、蔬菜供貨等營運驗證太陽能與農業(yè)之極佳和諧模式。,太陽能鋼構下方-蔬菜栽培區(qū),溫室與太陽能的結合環(huán)境及土壤的克服. 效益與效能的追求,太陽能下方生產之有機蔬果,可現采現吃的蔬菜,綠色新農業(yè)優(yōu)點,土地充分利用(太陽能板+先進溫室) 不受氣候異常影響、降低農損風險、維持菜價穩(wěn)定 科技農業(yè)取代慣行農法、省水省肥 不用