农光互补电站设计要点与务实

'农光互补电站设计要点与实务2015年4月 目录一、光伏与农业结合概念二、农业大棚设计要点三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例 光伏电站规划设计要点 农业种植养殖规划要点 农业光伏大棚（种植养殖）设计要点渔光互补牧光互补光伏农业大棚 目录一、光伏与农业结合概念二、农业大棚设计要点三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例 大棚结构设计的特殊性光伏组件替换了塑料薄膜，导致结构承担荷载增加，在结构设计时，应进行建模计算，分析构件受力，在满足结构安全、25年使用寿命的条件下，尽量采用轻型钢材，如冷弯薄壁卷边槽钢、Z型钢、几字钢等，降低结构用钢量、控制成本。光伏大棚结构设计 原有大棚的采光面由拱坡改为平坡，倾角设计为18-25°左右，塑料薄膜改为铺设电池板和透光玻璃，效率损失2%~9%。传统日光温室结构太阳能日光温室结构光伏大棚组件倾角设计 设计温室采光面时，光线入射角度不宜选取过大，过大会造成温室的脊高过高，结构不合理。同时，根据光线反射原理，光线入射角从90°降到50°时，透过采光面的光量下降不明显。日光温室的设计中要求大于或等于50°，便满足采光需求。最佳倾角18°倾角光伏大棚组件倾角设计 光伏大棚组件倾角设计 光伏大棚组件选型晶硅高效组件；组件功率相近，即初设效率一致性要好；组件衰减速度一致、稳定；高温高湿区域须选用抗PID组件。 大棚内湿度一般60%以上，在钢构表面、大棚膜面易冷凝、结露。这种高湿环境对钢结构本体存在腐蚀，对布置在大棚内的光伏组件、接线盒、电缆、桥架、汇流箱等的安全稳定运行存在隐患，如降低设备绝缘强度、造成导电金属或电路板腐蚀、降低使用寿命、造成电气短路故障等，尤其是光伏组件。采用内天沟设计可集中收集冷凝露水。光伏大棚组件选型 光伏大棚组件选型 组件PID后果 组件PID测试条件 抗PID电池片、抗PID组件 组串逆变器和汇流箱的防护等级要达到IP65.组串逆变器和汇流箱最好安装在大棚外。（棚内湿度至少60%）光伏大棚类电站设备选型 依据组件自身特性和理论计算，组件横四排布方式比竖二排布方式发电量至少可以增加2%~5%以上的发电量。光伏组件横向布置 光伏组件串数量设计 选用光伏组件型号不同组件在坡面上排布方案不同大棚型式不同单个棚系统容量大小一致薄膜组件发电系统晶硅组件发电系统电压大，电流小，串联少，并联路数多，须二级汇流电压小，串联多，并联路数少，一级汇流组件串接线方式各异大棚内的汇流电缆敷设方式、路径、汇流箱安装位置方式各异容量大的考虑用集中型逆变器，容量小的可考虑利用组串型逆变器，与大棚安装容量匹配光伏组件排布设计 光伏组件排布分为：1）全遮挡式排布2）部分遮挡式排布竖向排布横向排布间隔式排布棋盘式排布竖向排布横向排布竖向排布横向排布通过计算间隔排布光照均匀度为72.8%；棋盘式排布为75.8%。光照均匀度越大，说明均匀性越好，故棋盘式排布均匀度要好于间隔式，从而更有利于温室作物的生产。间隔式排布棋盘式排布光伏组件排布设计 1）晶硅常规组件全遮挡排布独栋光伏农业大棚大棚侧面大棚坡面晶硅常规组件光伏大棚光伏组件排布设计 晶硅组件排布图组件功率；255W组件规格：1636mm*994mm排布：组件竖向排布，横排65块，竖排6块，合计390块装机容量：99.45KW大棚规模：占地约1亩，实际面积看上图晶硅常规组件在大棚上铺设时，组件排布方式并不是固定的，也可横向排布，可根据大棚及现场的实际需求进行调整。光伏组件排布设计 2）薄膜组件全遮挡排布独栋光伏农业大棚薄膜组件满铺式光伏大棚大棚侧面大棚坡面光伏组件排布设计 组件功率；80W组件规格：1300mm*1100mm透光率：10%-20%当地维度：36.58°N大棚向阳面合理倾角为20°排布：组件竖向排布，横排36块，竖排7块，合计252块装机容量：20.16KW大棚规模：占地约800㎡薄膜组件排布图薄膜组件在大棚上铺设时，组件之间的距离与排布方式并不是固定的，可根据大棚及种植农作物的实际需求进行调整。光伏组件排布设计 3）双玻组件连栋满铺式大棚单跨大棚侧面示意图大棚坡面示意图组件功率；150W组件规格：1530mm*761mm当地维度：32.58°N大棚向阳面合理倾角为16°排布：组件竖向排布，横排50块，竖排4块，合计200块，连栋大棚单跨装机容量：30KW，总装机容量为：540KW大棚规模：连栋大棚共18跨，占地约7200㎡光伏组件排布设计 晶硅组件排布图连栋大棚整体侧面示意图双玻组件在大棚上铺设时，组件排布方式并不是固定的，可根据大棚及现场实际需求进行调整。光伏组件排布设计 4）双玻组件连栋间隔式大棚连栋大棚单跨测面大棚坡面组件功率；150W组件规格：1530mm*761mm当地维度：32.58°N大棚向阳面合理倾角为16°排布：组件竖向排布，横排51块，竖排4块，合计204块，连栋大棚单跨装机容量：30.6KW，总装机容量为：550.8KW大棚规模：连栋大棚共18跨，占地约14400㎡光伏组件排布设计 双玻组件排布图连栋大棚整体侧面示意图双玻组件在大棚上铺设时，组件之间的距离与排布方式并不是固定的，可根据大棚及种植农作物的实际需求进行调整。光伏组件排布设计 地理位置经纬度（°）最低温度（摄氏度℃）海拔（m)最佳倾角（°）最佳倾角年日照小时数月最高日照小时数当月日照时长理论DC/AC修正DC/AC安徽合肥31.87；117.23-8362413211477.51.321.20北京39.93；116.28-155537158616491.191.19甘肃敦煌40.15；94.68-2211403821512049.50.951.00河北怀来40.4；115.5-1853838161316791.171.17河北承德41.0；117.9-2037440182817691.111.11河南信阳32.13；114.05-91152613291466.51.331.20黑龙江哈尔滨45.75；126.77-331434116161638.51.191.19吉林长春43.9；125.22-2723841173917181.141.14江苏淮安33.6；119.03-81927148615371.271.15江苏南京32；118.8-772512961387.51.411.20江西景德镇29.3；117.2-5602313141538.251.271.20内蒙古乌兰察布41.9；114-30148439188818610.51.051.05内蒙古赤峰42.27；118.97-2257240181817291.131.13宁夏固原36；106.17-17175335179916681.171.17宁夏银川38.29；106.16-2111123719791919.51.021.02青海格尔木36.25；94.55-24307635230121290.920.90青海玉树33.01；96.58-18368134192217171.140.92山东烟台37.3；121.24-10473216511747.51.121.12山东德州37.43；116.32-15223014791628.51.201.20山西大同40.1；113.33-22106937173817491.121.12山西太原37.78；112.55-177793415911648.51.191.19陕西绥德37.3；110.14-2210173215481658.51.181.18陕西西安34.18；108.57-1141026129215171.291.20上海31.17；121.29-64.523135214371.361.20四川阿坝州若尔盖32.6；102.56-28347234188017581.110.90四川甘孜理塘30.03；100.17-20437833179219171.020.95四川凉山州会理26.65；102.13-3182726175917381.121.12天津39.06；117.12-133.333150816891.161.16西藏拉萨29.4；91.08-13365830213221790.900.90新疆石河子44.32；86-20482351644183101.061.06云南永仁26.03；101.68-1163525175417481.121.12云南元谋25.7；101.9-5112025173317481.121.12浙江温州28.02；120.67-3722141315681.251.20浙江余姚30.05；121.15-66.3622131715471.261.20不同地区组件与逆变器容量配比表 大棚内设施利用地源热泵确保大棚内恒温可节能40%。人工补光通风装备喷灌装备加温装备CO2施肥光伏农业大棚内部设施 典型案例1：西北地区光伏农业大棚典型结合方式附加式光伏大棚虽然结合度不高，但农光互不影响，能完全确保大棚农业和光伏发电各自功效的最好发挥。 典型案例2：华东、华南地区光伏农业大棚典型结合太阳能连栋大棚适合于华东、华南一代大面积光伏农业一体化项目，目前花卉和育苗类是赢利最优的，纯蔬菜大棚亏损严重。 1）18连栋光伏大棚（1MW模块设计横向排布）光伏大棚模块化典型设计占地面积120m*107.731m 2）18连栋光伏大棚（1MW模块设计竖向排布）光伏大棚模块化典型设计占地面积112m*107.731m 典型案例3：全遮独栋大棚与光伏电站的典型结合全遮太阳能独栋大棚适合蘑菇养殖、喜阴植物育苗，该典型能在1亩大棚铺设100KW的光伏组件，保证了大棚顶面积的最大利用，利用率可以与地面电站相同。 独栋单坡光伏大棚（1亩常规组件无间隔竖排）大棚组件坡面排布图64*6占地面积66m*10m 独栋单坡光伏大棚（1亩常规组件无间隔横排）大棚组件坡面排布图40*10占地面积67m*10m 独栋单坡光伏大棚（1MW模块设计竖排）占地面积137m*98.3m 独栋单坡光伏大棚（1MW模块设计横排）占地面积139m*98.3m 典型案例4：畜牧、光伏电站典型结合太阳能养殖棚也是比较有效的结合，并且也能在1亩面积的大棚上铺设100KW的光伏组件，保证了大棚顶面积的最大利用，利用率可以与地面电站相同。 独栋双坡光伏大棚（1亩双玻组件1间隔横排）占地面积68m*10m 独栋双坡光伏大棚（1亩双玻组件1间隔竖排）占地面积68m*10m 独栋双坡光伏大棚（1MW模块设计（1间隔竖排）） 独栋双坡光伏大棚（1MW模块设计（无间隔竖排）） 太阳能敞开式农业大棚适合华北、华东、华南等地区的中药种植、天然牧草场畜牧、特种水产品养殖等，是比较有利与农业和光伏双方面的一种结合模式典型案例5：敞开式大棚和光伏电站典型结合 敞开式光伏大棚（1MW模块设计） 晶硅组件发电系统一级汇流光伏农业大棚典型设计图库 项目地址：宝应射阳湖占地面积：930亩每年发电量：3500万度总投资：28000万成功案例1：江苏宝应射阳湖30兆瓦渔光互补项目 成功案例2：江苏正辉金湖100兆瓦渔光互补项目项目地址：淮安金湖县占地面积：2400亩每年发电量：12000万度总投资：85426万元 成功案例3：江苏阜宁30兆瓦渔光互补项目项目地址：阜宁县陈集镇大刘村占地面积：1000亩每年发电量：3300万度总投资：26754万 成功案例4：内蒙香岛130兆瓦农光互补项目项目地址：内蒙香岛占地面积：10000亩每年发电量：16900万度总投资：111890万 成功案例5：宁夏永宁50兆瓦农光互补项目项目地址：宁夏永宁占地面积：3000亩每年发电量：6800万度总投资：75757万 协鑫新农业科技有限公司渔光互补牧光互补光伏农业大棚协鑫新农业科技是2014年底新成立的公司，注册资本1个亿。。林光互补光伏发电项目是利用荒山荒地建设光伏电站，继而开发扬程水利项目、反哺植树造林工程。 协鑫集团和南京农业大学合作共建“光伏农业产业研究院”协鑫集团和南京林业大学成立工作站共同研究“光伏板下新经济”产学研联盟 目录一、光伏与农业结合概念二、农业大棚设计要点三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例 2013.4月起日本农林水产省通过光伏农业接收FIT方案；主要条件为农地上的作物产出不得少于未安装的20%(每三年检查)。日本有超过1.3百万公顷的农地(13%国土)，光伏农业方案解决了地面电站的土地需求问题，兼顾了作物的顺利产出同时也对农户带来额外的收入。日本光伏农业方案 日本光伏农业開發锁定适合农地METIID经产省设备认定确定有效受电额度锁定补助电价(FIT)土地转换申请TemporalConversion系统设计光伏系统施工并网农业运作ApplicationofSolarSharingProjectforTemporalConversion地方农政局都道府县（地域农政课）市町村（农业委员会事务局）申请者●申请文件修改、提交●本申请●申请文件制作、提交●事前协商会议●事前协商会议●农业会议●转用许可发行●农业委员会总会●事前相谈、业主同行Solar-sharingConstruction一个月两个月三个月EPC完成并网卖电开始 跟進中項目-30MW茨城县行方市,30-50MW9个以上光伏农业项目，单体大于100kW取得经产省设备认定，与主管机关洽谈土地转换申请中，预计第一季取得许可。规划中的农地可施行超过30MW。农业运作Agri.Operation产出不少于无光伏系统的80%农民契作方案光伏发电系统运作PVOperation提高发电量:追日系统设备最佳性价比 意大利双轴追踪技术意大利REM公司专注于提供零污染强调生态和谐的清洁能源与有机农产品解决方案。拥有双轴追踪专利Agrovoltaico®。Agrovoltaico®技术于2010年起于北意大利的6.7MW项目上验证，在光伏及农业产业中取得最佳平衡。持续开发相关技术与支持相关项目开发工作；目前于日本展开了一连串的验证项目。 从构想到实践-双轴追踪技术的实际验证 6.7MW北意大利项目-光伏与农业的最大综效 SolarSharing自2004年起研发结合光伏与保持农业产出的技术，Agrovoltaico®设计考虑:-双轴追踪系统提升了光伏的发电输出同时保持自然光最高的穿透。-良好设计的抗风、抗冰刨与抗雪模式可随严峻气候而调整，保持系统的完整性。-架高支架提供充裕的农业机具工作空间，种植、施作与收成均不受影响。同时提升设备的耐候性与组装的便利性。针对特殊植栽，设备可保湿提高产出；同时可加配防晒网增强抗晒功能。12m5m Agrovoltaico®-双轴追踪技术为被动式追踪系统。每个追踪系统都附有控制模块，提供追踪与反追踪运算；同时ISMB无线模块提供远程操作能力，轻松藉由计算机或是手机接口进行运维。风速计监测可于强风时启动抗风模式。可遥控进入农业机具操作模式提升高度，确保组件安全。同时提升光伏发电(25-30%)与维持农作物产出。2014年中，固定型与双轴追踪的比较(5/4日与7/3日) 遮阴模拟设定组件动作路径。待检查区建立成10,000个不同光强度的子区进行模拟。利用GECROS(«Genotype-by-EnvironmentinteractiononCROPGrowthSimulator”)进行农业产出模拟。PanelsShadows 对农作物产出影响实际证明Agrovoltaico®双轴追踪技术对农产品产出影响极微:与意大利大学AgriculturalDept.ofUniversityofPiacenza(NorthernItaly)的数据库(超过37年)比较验证6.7MW项目，自2011年起的收成数据显示并无明显差异2,15MW北意大利项目 台湾太阳能农业生技的实绩总面积：约23公顷第一区：3.3公顷(太阳能+温室)第二区：0.7公顷(太阳能+温室)第三区:5.0公顷(太阳能+温室)第四区：2.5公顷(太阳能+温室)第五区：3.8公顷(太阳能+简易温室)第六区：7.8公顷(果树区及包装区) 实绩自2011年起为了改善农业环境，多方努力研发玻璃温室与太阳能的搭配，以活化土地价值、农业精致化、太阳能效率极致化为目标。成功打造太阳能设备与农业结合；此设备经商转、蔬菜供货等营运验证太阳能与农业之极佳和谐模式。太阳能钢构下方-蔬菜栽培区 温室与太阳能的结合环境及土壤的克服.效益与效能的追求 太阳能下方生产之有机蔬果可现采现吃的蔬菜 绿色新农业优点土地充分利用(太阳能板+先进温室)不受气候异常影响、降低农损风险、维持菜价稳定科技农业取代惯行农法、省水省肥不用为害环境物质、生态平衡、永续经营工作环境佳、提高产品单价、让农民有乐活的空间吸引年轻族群加入农业、创造就业一次解决粮食与能源问题 太阳能与温室一体化的新型设计单轴追日有效提升太阳能效率10%-15%以上 主要蔬菜的光照需求种类光补偿点(lux)光饱和点(lux)种类光补偿点(lux)光饱和点(lux)蕃茄1,50070,000胡瓜5,00055,000茄子2,00040,000洋香瓜4,00055,000辣椒1,50030,000西瓜4,00080,000甘蓝2,00040,000白菜1,50040,000 生产、生态、永续卓越-「质量优先、产量稳定」「健康」、「无毒」、「高质量」乐活-和谐、环保、养生、高质量农业太阳能+农业除了可以发电、种菜，最重要的是提供“健康” Thankyou!GCLNewEnergyHoldingsLimited田介花协鑫能源控股有限公司研究院副院长'