1、1農光互補電站設計要點與實務2015年4月 2目目 錄錄一、光伏與農業結合概念一、光伏與農業結合概念二、農業大棚設計要點二、農業大棚設計要點三、日本、歐洲、臺灣光伏農業案例三、日本、歐洲、臺灣光伏農業案例3光伏電站規劃設計要點光伏電站規劃設計要點4農業種植養殖規劃要點農業種植養殖規劃要點5農業光伏大棚（種植養殖）設計要點農業光伏大棚（種植養殖）設計要點漁光互補牧光互補光伏農業大棚6目目 錄錄一、光伏與農業結合概念一、光伏與農業結合概念二、農業大棚設計要點二、農業大棚設計要點三、日本、歐洲、臺灣光伏農業案例三、日本、歐洲、臺灣光伏農業案例7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

2、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。光伏大棚結構設計光伏大棚結構設計8原有大棚的采光面由拱坡改為平坡，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光伏大棚組件傾角設計9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

3、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10光伏大棚組件傾角設計光伏大棚組件傾角設計11光伏大棚組件選型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、穩定；高溫高濕區域須選用抗PID組件。12大棚內濕度一般60%以上，在鋼構表面、大棚膜面易冷凝、結露。這種高濕環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13光伏

4、大棚組件選型光伏大棚組件選型14組件組件PIDPID后果后果15組件組件PIDPID測試條件測試條件16抗抗PIDPID電池片、抗電池片、抗PIDPID組件組件17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光伏大棚類電站設備選型18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電量至少可以增加2%5%以上的發電量。光伏組件橫向布置光伏組件橫向布置19光伏組件串數量設計光伏組件串數量設計20選用光伏組件型號不同組件在坡面上排布方案不同大棚型式不同單個棚系統容量大小一致薄膜組件發電系統晶硅組件發電系統電

5、壓大，電流小，串聯少，并聯路數多，須二級匯流電壓小，串聯多，并聯路數少，一級匯流組件串接線方式各異大棚內的匯流電纜敷設方式、路徑、匯流箱安裝位置方式各異容量大的考慮用集中型逆變器，容量小的可考慮利用組串型逆變器，與大棚安裝容量匹配光伏組件排布設計光伏組件排布設計21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光伏組件排布設計22

6、1）晶硅常規組件全遮擋排布獨棟光伏農業大棚大棚側面大棚坡面晶硅常規組件光伏大棚光伏組件排布設計光伏組件排布設計23晶硅組件排布圖組件功率；255W 組件規格：1636mm*994mm排布：組件豎向排布，橫排65塊，豎排6 塊，合計390塊裝機容量：99.45KW大棚規模：占地約1畝，實際面積看上圖 晶硅常規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。光伏組件排布設計光伏組件排布設計242）薄膜組件全遮擋排布獨棟光伏農業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光伏組件排布設計25組件功率；80W 組件規格：1300mm*110

7、0mm 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大棚規模：占地約800 薄膜組件排布圖 薄膜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。光伏組件排布設計光伏組件排布設計263）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

8、：540KW大棚規模：連棟大棚共18跨，占地約7200 光伏組件排布設計光伏組件排布設計27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。光伏組件排布設計光伏組件排布設計284）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大棚規模：連棟大棚共18跨，占地約14400 光伏組件排布設計光伏組件排布

9、設計29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。光伏組件排布設計光伏組件排布設計30不同地區組件與逆變器容量配比表不同地區組件與逆變器容量配比表31大棚內設施利用地源熱泵確保大棚內恒溫可節能40%。人工補光人工補光通風裝備通風裝備噴灌裝備噴灌裝備加溫裝備加溫裝備CO2CO2施肥施肥光伏農業大棚內部設施光伏農業大棚內部設施32典型案例典型案例1 1：西北地區光伏農業大棚典型結合方式：西北地區光伏農業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和光伏發電各自功效

10、的最好發揮。3334典型案例典型案例2 2：華東、華南地區光伏農業大棚典型結合：華東、華南地區光伏農業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一體化項目，目前花卉和育苗類是贏利最優的，純蔬菜大棚虧損嚴重。351）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*107.731m362）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*107.731m37典型案例典型案例3 3：全遮獨棟大棚與光伏電站的典型結合：全遮獨棟大棚與光伏電站的典型結合全遮太陽能獨棟大棚適合蘑菇養殖、喜陰植物育苗，該典型能在1畝大棚

11、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。38獨棟單坡光伏大棚（1畝 常規組件無間隔豎排）大棚組件坡面排布圖 64*6 占地面積66m*10m39獨棟單坡光伏大棚（1畝 常規組件無間隔橫排）大棚組件坡面排布圖 40*10占地面積67m*10m40獨棟單坡光伏大棚（1MW模塊設計 豎排）占地面積137m*98.3m41獨棟單坡光伏大棚（1MW模塊設計 橫排）占地面積139m*98.3m42典型案例典型案例4 4：畜牧、光伏電站典型結合：畜牧、光伏電站典型結合太陽能養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的光伏組件，保證了大棚頂面積的

12、最大利用，利用率可以與地面電站相同。43獨棟雙坡光伏大棚（1畝 雙玻組件1間隔橫排）占地面積68m*10m44獨棟雙坡光伏大棚（1畝 雙玻組件1間隔豎排）占地面積68m*10m45 獨棟雙坡光伏大棚（1MW模塊設計（1間隔豎排）46 獨棟雙坡光伏大棚（1MW模塊設計（無間隔豎排）47太陽能敞開式農業大棚適合華北、華東、華南等地區的中藥種植、天然牧草場畜牧、特種水產品養殖等，是比較有利與農業和光伏雙方面的一種結合模式典型案例典型案例5 5：敞開式大棚和光伏電站典型結合：敞開式大棚和光伏電站典型結合48 敞開式光伏大棚（1MW模塊設計）49晶硅組件發電系統一級匯流晶硅組件發電系統一級匯流光伏農業大

13、棚典型設計圖庫光伏農業大棚典型設計圖庫50項目地址：寶應射陽湖占地面積：930畝每年發電量：3500萬度總投資：28000萬成功案例成功案例1 1：江蘇寶應射陽湖：江蘇寶應射陽湖3030兆瓦漁光互補項目兆瓦漁光互補項目51成功案例成功案例2 2：江蘇正輝金湖：江蘇正輝金湖100100兆瓦漁光互補項目兆瓦漁光互補項目項目地址：淮安金湖縣占地面積：2400畝每年發電量：12000萬度總投資：85426 萬元52成功案例成功案例3 3：江蘇阜寧：江蘇阜寧3030兆瓦漁光互補項目兆瓦漁光互補項目項目地址：阜寧縣陳集鎮大劉村占地面積：1000畝每年發電量：3300萬度總投資：26754萬53成功案例成功

14、案例4 4：內蒙香島：內蒙香島130130兆瓦農光互補項目兆瓦農光互補項目項目地址：內蒙香島占地面積：10000畝每年發電量：16900萬度總投資：111890萬54成功案例成功案例5 5：寧夏永寧：寧夏永寧5050兆瓦農光互補項目兆瓦農光互補項目項目地址：寧夏永寧占地面積：3000畝每年發電量：6800萬度總投資：75757萬55協鑫新農業科技有限公司協鑫新農業科技有限公司漁光互補牧光互補光伏農業大棚協鑫新農業科技是2014年底新成立的公司，注冊資本1個億。林光互補光伏發電項目林光互補光伏發電項目是利用荒山荒地建設光是利用荒山荒地建設光伏電站，繼而開發揚程伏電站，繼而開發揚程水利項目、反哺植

15、樹造水利項目、反哺植樹造林工程。林工程。56協鑫集團和南京農業大學合作共建 “光伏農業產業研究院”協鑫集團和南京林業大學成立工作站共同研究 “光伏板下新經濟”產學研聯盟產學研聯盟57目目 錄錄一、光伏與農業結合概念一、光伏與農業結合概念二、農業大棚設計要點二、農業大棚設計要點三、日本、歐洲、臺灣光伏農業案例三、日本、歐洲、臺灣光伏農業案例58l 2013.4月起 日本農林水產省通過光伏農業接收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%(每三年檢查)。l 日本有超過1.3百萬公頃的農地(13%國土)，光伏農業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

16、額外的收入。日本日本光伏農業方案光伏農業方案59日本日本光伏農業光伏農業開發開發鎖定適合農地METI ID 經產省設備認定確定有效受電額度鎖定補助電價(FIT)土地轉換申請Temporal Conversion系統設計光伏系統施工并網農業運作Application of Solar Sharing Project for Temporal Conversion地方農政局都道府縣（地域農政課）市町村（農業委員會事務局）申請者申請文件修改、提交本申請申請文件制作、提交事前協商會議事前協商會議農業會議轉用許可發行農業委員會總會事前相談、業主同行Solar-sharing Construction一個

17、月兩個月三個月EPC完成并網賣電開始60跟進中項目跟進中項目- 30MW- 30MWl 茨城縣行方市, 30-50MWl 9個以上光伏農業項目，單體大于100kWl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。l 規劃中的農地可施行超過30MW。農業運作Agri. Operation 產出不少于無光伏系統的80% 農民契作方案光伏發電系統運作PV Operation 提高發電量: 追日系統 設備最佳性價比61意大利雙軸追蹤技術意大利雙軸追蹤技術意大利意大利REMREM公司專注于提供零污染強調生態和諧的清潔能源與有機公司專注于提供零污染強調生態和諧的清潔能源與有機農產品

18、解決方案。擁有雙軸追蹤專利農產品解決方案。擁有雙軸追蹤專利AgrovoltaicoAgrovoltaico 。AgrovoltaicoAgrovoltaico 技術于技術于20102010年起于北意大利的年起于北意大利的6.7MW6.7MW項目上驗證，項目上驗證， 在光伏及農業產業中取得最佳平衡。在光伏及農業產業中取得最佳平衡。持續開發相關技術與支持相關項目開發工作；目前于日本展開了一持續開發相關技術與支持相關項目開發工作；目前于日本展開了一連串的驗證項目。連串的驗證項目。62從構想到實踐從構想到實踐- -雙軸追蹤技術雙軸追蹤技術的實際驗證的實際驗證636.7MW6.7MW北意大利項目北意大利

19、項目- -光伏與農業的最大綜效光伏與農業的最大綜效64Solar SharingSolar Sharing自2004年起研發結合光伏與保持農業產出的技術，Agrovoltaico設計考慮: -雙軸追蹤系統提升了光伏的發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，保持系統的完整性。-架高支架提供充裕的農業機具工作空間，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，設備可保濕提高產出；同時可加配防曬網增強抗曬功能。12 m5 m65Agrovoltaico -Agrovoltaico -雙軸追蹤技術雙軸追蹤技術為被動式追蹤系

20、統。每個追蹤系統都附有控制模塊， 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。風速計監測可于強風時啟動抗風模式。可遙控進入農業機具操作模式提升高度，確保組件安全 。同時提升光伏發電(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)66遮陰模擬遮陰模擬l設定組件動作路徑。l待檢查區建立成10,000個不同光強度的子區進行模擬。l利用GECROS (Genotype-by-lEnvironment interaction on CROP Growth Simulator”) 進行農業產出模擬。Panel

21、s Shadows67對農作物產出影響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2,15MW2,15MW北意大利項目北意大利項目68臺灣太陽能農業生技的實績臺灣太陽能農業生技的實績總面積：約總面積：約2323公頃公頃第一區：第一區：3.33.3公頃公頃( (太陽能太陽能+ +溫室溫室) )第二區：第二區：0.70.7公頃公頃( (太陽能太陽能+ +溫室溫室) )第三區第三區: 5.0: 5.0公頃公頃( (太陽能太陽能+ +溫室溫室) )第四區：第四區：2.52.5公頃公頃( (太陽能太陽能+ +溫室溫室) )第五區：第五區：3.83.8公頃公頃( (太陽能太陽能+ +簡易溫室簡易溫室) )第六區：第六區：7.87.8公頃公頃( (果樹區及包裝區果樹區及包裝區) )69實績實績 自2011年起為了改善農業環境，多方努力研發玻璃溫室與太陽能的搭配，以