光伏农业大棚设计要点

1、1农光互补电站设计要点与实务2015年4月 2目目 录录一、光伏与农业结合概念一、光伏与农业结合概念二、农业大棚设计要点二、农业大棚设计要点三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例3光伏电站规划设计要点光伏电站规划设计要点4农业种植养殖规划要点农业种植养殖规划要点5农业光伏大棚（种植养殖）设计要点农业光伏大棚（种植养殖）设计要点渔光互补牧光互补光伏农业大棚6目目 录录一、光伏与农业结合概念一、光伏与农业结合概念二、农业大棚设计要点二、农业大棚设计要点三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例7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

2、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。光伏大棚结构设计光伏大棚结构设计8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光伏大棚组件倾角设计9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

3、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10光伏大棚组件倾角设计光伏大棚组件倾角设计11光伏大棚组件选型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。12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13光伏

4、大棚组件选型光伏大棚组件选型14组件组件PIDPID后果后果15组件组件PIDPID测试条件测试条件16抗抗PIDPID电池片、抗电池片、抗PIDPID组件组件17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光伏大棚类电站设备选型18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横向布置19光伏组件串数量设计光伏组件串数量设计20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

5、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设计21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光伏组件排布设计22

6、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光伏组件排布设计23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。光伏组件排布设计光伏组件排布设计242）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光伏组件排布设计25组件功率；80W 组件规格：1300mm*110

7、0mm 透光率：10%-20%当地维度：36.58N 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。光伏组件排布设计光伏组件排布设计263）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：32.58N 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

8、：540KW大棚规模：连栋大棚共18跨，占地约7200 光伏组件排布设计光伏组件排布设计27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。光伏组件排布设计光伏组件排布设计284）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：32.58N 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 光伏组件排布设计光伏组件排布

9、设计29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。光伏组件排布设计光伏组件排布设计30不同地区组件与逆变器容量配比表不同地区组件与逆变器容量配比表31大棚内设施利用地源热泵确保大棚内恒温可节能40%。人工补光人工补光通风装备通风装备喷灌装备喷灌装备加温装备加温装备CO2CO2施肥施肥光伏农业大棚内部设施光伏农业大棚内部设施32典型案例典型案例1 1：西北地区光伏农业大棚典型结合方式：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

10、的最好发挥。3334典型案例典型案例2 2：华东、华南地区光伏农业大棚典型结合：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。351）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*107.731m362）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*107.731m37典型案例典型案例3 3：全遮独栋大棚与光伏电站的典型结合：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

11、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。38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*10m39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*10m40独栋单坡光伏大棚（1MW模块设计 竖排）占地面积137m*98.3m41独栋单坡光伏大棚（1MW模块设计 横排）占地面积139m*98.3m42典型案例典型案例4 4：畜牧、光伏电站典型结合：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

12、最大利用，利用率可以与地面电站相同。43独栋双坡光伏大棚（1亩 双玻组件1间隔横排）占地面积68m*10m44独栋双坡光伏大棚（1亩 双玻组件1间隔竖排）占地面积68m*10m45 独栋双坡光伏大棚（1MW模块设计（1间隔竖排）46 独栋双坡光伏大棚（1MW模块设计（无间隔竖排）47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典型案例5 5：敞开式大棚和光伏电站典型结合：敞开式大棚和光伏电站典型结合48 敞开式光伏大棚（1MW模块设计）49晶硅组件发电系统一级汇流晶硅组件发电系统一级汇流光伏农业大

13、棚典型设计图库光伏农业大棚典型设计图库50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：28000万成功案例成功案例1 1：江苏宝应射阳湖：江苏宝应射阳湖3030兆瓦渔光互补项目兆瓦渔光互补项目51成功案例成功案例2 2：江苏正辉金湖：江苏正辉金湖100100兆瓦渔光互补项目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52成功案例成功案例3 3：江苏阜宁：江苏阜宁3030兆瓦渔光互补项目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：26754万53成功案例成功

14、案例4 4：内蒙香岛：内蒙香岛130130兆瓦农光互补项目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：111890万54成功案例成功案例5 5：宁夏永宁：宁夏永宁5050兆瓦农光互补项目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：75757万55协鑫新农业科技有限公司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林光互补光伏发电项目是利用荒山荒地建设光是利用荒山荒地建设光伏电站，继而开发扬程伏电站，继而开发扬程水利项目、反哺植

15、树造水利项目、反哺植树造林工程。林工程。56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”产学研联盟产学研联盟57目目 录录一、光伏与农业结合概念一、光伏与农业结合概念二、农业大棚设计要点二、农业大棚设计要点三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例三、日本、欧洲、台湾光伏农业案例58l 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)。l 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

16、额外的收入。日本日本光伏农业方案光伏农业方案59日本日本光伏农业光伏农业開發開發锁定适合农地METI ID 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Temporal Conversion系统设计光伏系统施工并网农业运作Application of Solar Sharing Project for Temporal Conversion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-sharing Construction一个

17、月两个月三个月EPC完成并网卖电开始60跟進中項目跟進中項目- 30MW- 30MWl 茨城县行方市, 30-50MWl 9个以上光伏农业项目，单体大于100kWl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。l 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PV Operation 提高发电量: 追日系统 设备最佳性价比61意大利双轴追踪技术意大利双轴追踪技术意大利意大利REMREM公司专注于提供零污染强调生态和谐的清洁能源与有机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

18、解决方案。拥有双轴追踪专利农产品解决方案。拥有双轴追踪专利AgrovoltaicoAgrovoltaico 。AgrovoltaicoAgrovoltaico 技术于技术于20102010年起于北意大利的年起于北意大利的6.7MW6.7MW项目上验证，项目上验证， 在光伏及农业产业中取得最佳平衡。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。连串的验证项目。62从构想到实践从构想到实践- -双轴追踪技术双轴追踪技术的实际验证的实际验证636.7MW6.7MW北意大利项目北意大利

19、项目- -光伏与农业的最大综效光伏与农业的最大综效64Solar SharingSolar Sharing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。12 m5 m65Agrovoltaico -Agrovoltaico -双轴追踪技术双轴追踪技术为被动式追踪系

20、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)66遮阴模拟遮阴模拟l设定组件动作路径。l待检查区建立成10,000个不同光强度的子区进行模拟。l利用GECROS (Genotype-by-lEnvironment interaction on CROP Growth Simulator”) 进行农业产出模拟。Panel

21、s Shadows67对农作物产出影响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Agricultural Dept. of University of Piacenza (Northern Italy)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2,15MW2,15MW北意大利项目北意大利项目68台湾太阳能农业生技的实绩台湾太阳能农业生技的实绩总面积：约总面积：约2323公顷公顷第一区：第一区：3.33.3公顷公顷( (太阳能太阳能+ +温室温室) )第二区：第二区：0.70.7公顷公顷( (太阳能太阳能+ +温室温室) )第三区第三区: 5.0: 5.0公顷公顷( (太阳能太阳能+ +温室温室) )第四区：第四区：2.52.5公顷公顷( (太阳能太阳能+ +温室温室) )第五区：第五区：3.83.8公顷公顷( (太阳能太阳能+ +简易温室简易温室) )第六区：第六区：7.87.8公顷公顷( (果树区及包装区果树区及包装区) )69实绩实绩 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