光伏农业大棚案例分析

光伏农业大棚 一、背景介绍 1、 能源匮乏：我国的能源结构以煤为主，是世界上最大的煤炭 消费国，相对于巨大的人口基数，面临的能源资源形势十分严峻。 2、 环境污染：矿产资源能源等非可再生能源的生产和消费，对 环境造成了极大的破坏和污染，节能减排形势严峻。 3、 电力紧缺：农业大棚地理位置以农村、郊区为主，电力等能源 非常短缺，传统电网难以到达这些地区。 4、 国家政策：能源问题，农业问题越来越受到国家重视及相应的 政策倾斜。 太阳能光伏产业“十二五”发展规划已将太阳能 光伏生态大棚电站的模式划定为 BIPV（光伏建筑一体化）示范 项目，享受国家财政补贴。 二、.社会经济效益 提高土地利用率：可以在向阳面和背阴面根据不同的光照条件配置 以对光照要求不同的植物；较高的大棚可以构建立体农业，借用 LED 进行补光，例如在育苗时，可以把育苗床上架等。在一定的土 地空间上，光伏农业大棚实现了农业作物经济和能源发电效益的 “双赢” 促进农民再就业：可以解决一部分农民以及 40-60 农村留守人员的 就业 农业高效规模化的示范作用：温室大棚与屋顶技术相结合的光伏大 棚，不仅可以保证棚内设施的正常运转，还可以储存雨水、雪水等 循环利用，是集低碳、节能、环保、旅游于一身的新型高科技农业 生态建设项目 这极大地促进了传统农业向工业化农业的发展，也对地区的农业发 展起到了良好的示范作用。实现了农民、企业、政府的“多赢”局 面 观光旅游和生态农业一体化：“光伏生态大棚”还可与旅游结合构 建观光农业，与社区农产品需求结合，构建社区农场，与市民体验 结合构建开心农场等集高效种植、农业科普、休闲观光于一体的新 型农业项目 三、经济效益分析 目前我国政策为 金太阳工程补贴：约11元/W 光伏建筑一体化补贴：7.5元/W 农业清洁能源补贴：上限 10 元/W 分布式光伏电价标准：1 元/kwh 太阳能光伏产业“十二五”规划已将太阳能光伏生态大棚 电站的模式划为光伏建筑一体化示范项目，享受国家财政补贴，根 据电费收入、作物利润等，华盛绿能、保定天威、东方日升等进军 光伏大棚的公司给出的结论是6-8 年收回成本。光伏大棚的经济 效益主要由光伏发电并网补贴和农作物经济效益构成。一般农业蔬 菜大棚造价不超过 100 元/平方米，而光伏农业大棚造价目前大概为 每亩 15 万元。 四、案例分析 分析一： 分析二： 建一个 100 米10 米的标准太阳能光伏蔬菜大棚需投资 85 万 元，但 5 年半即可收回全部投资，大棚寿命可长达 25 年。以一个黄 瓜大棚为例，一个大棚可产黄瓜 2.5 万公斤，按平均价每公斤 6 元 算，可卖 15 万元。光伏发电一年 10 万度，按国家政策收入 10 万元。 扣除相关成本后，一个棚年纯收入可达 18 多万元，5 年半时间足可 收回全部投资。 分析三： 五、风险分析 1.政府扶持政策变动 目前财政补贴政策的变化不会给公司生产经营业绩带来很大的 风险，但是对于光伏农业大棚，若补贴政策发生变动，将对企业的 经营成果产生不利影响。 2.自然灾害的影响 台风、洪水等突发性灾害；地面沉降、土地沙漠化、干旱等在 较长时间中才能逐渐显现的渐变性灾害都将是影响光伏大棚正常作 物生长的风险因。 六、现存问题： 由于薄膜光伏太阳能农业大棚模式在我国才刚刚启动，而且多 为示范区，太阳能装机容量普遍较小，目前并没有大规模推广，还 存在诸如前期投入成本较高、太阳能发电与农作物生产相结合关键 技术不成熟、运营保障技术不到位以及国家扶持资金比例不高等问 题。具体体现为： （一）前期投入成本很高，农业企业或农民独自承担不起 目前，我国的非晶体硅薄膜光伏太阳能电池生产线大部分引自 国外，国内企业并不掌握太阳能电池制造的核心技术，加之近年来 原材料价格步步攀升，导致我国的太阳能电池生产成较高。据调查， 一块非晶体硅薄膜太阳能电池板（长 1.4 米，宽 1.1 米）的内销价 格为 1000 元人民币或 1 瓦 6 元人民币，如果一亩设施农业大棚顶的 2/3 面积安装太阳能电池板（太阳能装机容量 50 千瓦），仅太阳能 电池板至少需 30 万元人民币，如果再加上安装费、控制器、变电器、 配电箱以及蓄电池等，可能要高达 50 万元，整个薄膜光伏太阳能农 业大棚（玻璃温室类型，内有加温、降温和通风设施）的总投入大 概需要近 100 万元。从表 1 可知，目前我国在建的或已建成的薄膜 光伏太阳能示范大棚均全部由当地政府直接投资，规模较大的才有 企业资金参与。因此，如果没有政府资金的投入，完全由企业或个 人承担，负担压力较大,不利于在大面积设施农业大棚上的应用。 （二）薄膜光伏太阳能电池与农作物生产相结合关键技术不成 熟 传统的太阳能电池是晶硅电池且不透光，近年来快速发展的是 薄膜非晶硅太阳能电池，这种太阳能电池的最大优点是可以透光， 而且温度系数低，在阴天雨天和雾天也能发电，常年累计发电量比 晶硅电池发电效率可提高 20%左右。据调查，这种薄膜太阳能电池 的最大吸收波峰在 400-600nm,而植物进行光合作用的有效光谱为 440nm 的蓝光和 660nm 的红光区，在理论上薄膜太阳能电池的最大 吸收波峰与植物光合作用的吸收波峰并不冲突，可以通过薄膜分光 技术将植物吸收的光透过太阳能电池板供植物进行光合作用，其它 的光用来发电。但目前将这种技术应用在设施农业大棚上，是否能 完全不影响植物的正常生长还缺乏相应的前期实验研究，而且如何 将分光技术与太阳能电池更科学地结合起来，也是一个新的课题， 现在研究的很少，都在探索之中。 （三）已建成的薄膜光伏太阳能农业大棚多为示范工程，与农 业生产结合不紧密 薄膜光伏太阳能农业大棚虽然在我国多个省份大大小小的已建 成了 20 多个，但多数均是概念性的示范性工程。通过到山东、江西 等地的示范点调研，发现建成的薄膜光伏太阳能农业大棚大多数均 没有充分利用，棚内种植农作物很少，甚至只是一个能利用太阳能 发电的大棚，棚内并没有任何农作物。当前，薄膜光伏太阳能农业 大棚作为一种新生事物，仅是概念性的展示，并没有和实际农业生 产紧密结合，没有起到既能利用太阳能发电，又能进行农作物生产 一举两得的双赢效果。 （四）配套设施不完善及运营保障技术不到位，导致实际应用 效果不理想 由于目前大部分的薄膜光伏太阳能农业大棚仅是示范，所以棚 内并没有相应的农业生产设施如降温和加温设施。我国大部分地区 四季分明，夏天温度普遍很高，冬季温度又很低，如果建成的薄膜 光伏太阳能农业大棚内没有相应的降温和加温设施，在炎热和寒冷 的季节也很难保证能进行农作物的正常生产。而且大部分农业企业 和农民种植者并不掌握太阳能电池的日常维护和保养技术，很多太 阳能电池加工企业在建成大棚后并没有后续的运营保障技术服务， 一旦太阳能电池出现问题就很难保证能正常运行，因此已建成的大 部分薄膜光伏太阳能大棚存在应用效果不理想的状况。 （五）太阳能发电量与农业生产用电量不相匹配，与当地电网 并网存在较大困难 薄膜光伏太阳能大棚能利用太阳能发电，发的电也能应用到棚 内农作物相应生产设施上如降温和升温设施，但发电量与用电量并 不匹配。比如在炎热的夏季和寒冷的冬天，太阳能发的电量远达不 到农业生产用的电量，相反如果是在一般的天气，太阳能发的电量 就会超过农业生产用电，就会存在多余的发电量。解决的办法就是 与当地电网并网，但目前与当地电网并网存在成本高，并网要求条 件苛刻等问题。 （六）国家补贴比例不高，影响大规模的推广应用 建设一个较小规模的薄膜光伏太阳能大棚也要几十万元，规模 较大者可能需要几百万元，甚至上亿元。目前我国为了促进太阳能 光伏产业的发展而开展的“金太阳示范工程”补贴比例最高为 50%，这一比例应用在设施农业大棚上，依然存在投入成本太高，企 业和个人承担的风险大，因此影响了薄膜光伏太阳能大棚大规模的 推广应用。 （七）薄膜光伏太阳能大棚结构承重要求严格，现有农业大棚 改造成本高 因薄膜太阳能电池普遍采用双玻封装的方式，组件厚度为 6- 7mm，而常规光伏大棚所用保温玻璃厚度为 4mm 左右，两者厚度相差 2-3mm，原有的农业大棚结构承重不能满足光伏组件的承重要求，需 要对原有农业大棚结构进行改造和升级，这也导致薄膜光伏太阳能 大棚的总体投入增加，限制了薄膜光伏太阳能大棚的大范围使用。 六、应用实例： 目前我国薄膜光伏太阳能大棚应用情况 建设地点 建设规模 建设企业 投资规模 人民币币） 投资构成 运行状态 七、应用图片 山东寿光 1 亩17 千瓦 河北保定天威保变电 气股份有限公司 40 万元 政府投资 建成，能发电， 山东寿光 100 亩700 千瓦 山东维坊华天新能源 集团公司 不祥 政府投资 在建 河北承德 10 万亩120 兆瓦 河北卡能光伏科技有 限公司 30 亿 政府和企业投资 项目签约，在建 江西上饶 20 亩100 千瓦 台湾光宝绿色能源股 份有限公司 500 万元 政府投资 建成，能发电， 江西鹰潭 10 亩60 千瓦 台湾光宝绿色能源股 份有限公司 350 万元 政府投资 建成，已并网发电 江苏常州 和泰州 30 亩 100 千瓦 不祥 政府投资 在建 海南三亚 50 亩200 千瓦 宁波金太阳光伏科技 有限公司 不祥 政府投资 部分建成发电，部 分在建 江苏南京 200 亩60 千瓦 鸿达温室 不祥 政府和企业投资 前期 10 亩已建成发 电 辽宁大连 0.5 亩2 千瓦 北京中锦阳科技有限 公司 不祥 政府投资 建成 湖北武汉 3000 亩2.1 兆瓦 武汉广源光伏太阳能 科技有限公司 5.3 亿元 政府和企业投资 审批完成，在建 青海乐都 20 亩，200千瓦 福建均石能源集团 不祥 政府投资 已建成发电，应用 设施农牧业 宁夏中卫 5 亩4 千瓦 中