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太阳能光伏农业:一边种地,一边“种”电
发布时间:2016-04-20  来源:光伏商贸网
摘要: 太阳能是迄今为止最为安全、可靠、清洁的天然能源,目前太阳能的最佳利用方式是利用光伏转换效应,将照射到多晶硅电池上的太阳热辐射能转换成电能。光伏农业是迅速发展的新兴行业,它是将太阳能光伏转换发电应用到农业生产活动如种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力提供等领域的一种新型农业。

太阳能是迄今为止最为安全、可靠、清洁的天然能源,目前太阳能的最佳利用方式是利用光伏转换效应,将照射到多晶硅电池上的太阳热辐射能转换成电能。光伏农业是迅速发展的新兴行业,它是将太阳能光伏转换发电应用到农业生产活动如种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力提供等领域的一种新型农业。

农业光伏作为光伏与农业两种产业的深度结合,是对传统农业技术精华的传承,同时利用现代生物技术、信息技术、新材料和先进装备等,实现了生态农业、循环农业技术模式集成与创新,为农业可持续发展提供有力的技术支撑。

光合原理支持产业发展

根据光照强度与光合作用的关系,光照强度到达一定强度后,光合作用强度不再增加反而随光照强度的增加而急剧下降,进入休眠保护状态。一般而言,在我国的一二类光照资源丰富区域,早晚阳光较弱,却是植物光合作用较强的时候,而上午至下午光照较强,植物处于保护状态,光合作用反而较弱。也就是说全天有近70~80%的阳光实际是过度富余的,对植物光合作用没有帮助,这也就不难解释为何较荫凉附近的植物反而茂盛的缘由。

同样,大棚种植实践中,进入大棚的阳光大约为投影面积的50%左右情形下,棚内还需做遮阳调节,以避免阳光过烈。

大量的阳光房、大棚种植的实践也说明植物生长并非依靠太阳直射光,散射光更利于植物的生长。植物生长所需光照强度并不高,其光合作用的强度与适宜的环境温度具有更大的关联度。阳光房、大棚的构造主要为人工制造,更适于植物生长的温度和湿度环境。

上述理论为进行农业光伏提供了有力的支持。

农业光伏采用在一般大田作物上方架设跟踪式光伏电池组件,进行太阳能发电,下部空间仍保留原有的种植状态。光伏电池组件水平投影遮挡系数控制在20~35%的范围内,采用跟踪系统,利于光照较强时提供更多的遮阳比例,为下部空间农作物生长提供合理的光照强度。

为保证各区域植物接受的阳光均匀,光伏组件的安装不能过大集中安装,虽然总体满布率满足要求,但局部区域终年不见阳光,这就歪曲了农业光伏的设计本意。

经过实践检验,采用组件宽度1米,空隙宽度1.5米~2米的间隔布局,对下部农作物的光照基本没有构成任何实质性影响。在温度较高、日照过强的地区,该类系统的运行更有助植物生长,提高土地原有亩产量。

诸多特征助推跨界应用

目前农业光伏的几个特征:

新兴科技产业。现代农业+光伏发电,且光伏运行过程中能够满足农业对光照的适时需求。

一体化产业。农业与光伏存在充分的结合,农业种植(养殖)+光伏发电。

多重效益。发电、农业、生态改善多功能并举。

节约土地。立体使用土地,成本较低。

跨界应用,资本运营。新产业,不再是仅仅以农民为主体的运营,而是加入了大量工商企业家群体与互联网技术、信息技术、智能控制技术、新能源、现代农业多学科、多领域的高度融合。资本市场化运营,农业产业化,大量工商业资本投入,大量工商业人才转型进入。

虽然农业光伏的理论基于大田作物的生产机理,但已经具备综合性、多学科、跨领域的特征,需要更为广泛的研究、实践和推广。我国城市的高度集中,高密度建筑,已经很难为光伏发电这种优质的清洁能源、分布式能源提供落脚之处,但广阔的城郊接合部、蔬菜基地、养殖基地、荒滩水面为这样一种能源提供了可能。

实践引导健康生态农业

农业光伏目前发展的重点领域还是基于农业大棚较多。

封闭式光伏种植大棚、半封闭式、光伏养殖大棚、渔光互补电站和光伏电站生态养殖等农业与光伏的结合项目是目前常见的项目,已经在国内许多项目上实施,并取得较好应用成果。

陕西蒲城隆基生态光伏新能源有限公司投资的40MW项目,选用乐叶牌单晶组件生态光伏电站,采用可调倾角支架体系,冬季电站下部净空超过1.5米,夏季为2.3米,适于一般农业、蔬菜、牧业,以可调倾角模式运行。目前种植小麦、玉米、蔬菜、中草药、梨树、核桃、花椒果树等。

第二代固定可调倾角支架系统,采用单晶组件单列组件或双列排布,对地面阳光遮挡小,满布率大约在30%,可实现春秋季一年3~4次倾角调节,可增加发电量3~5%。下部空间统一,净空高度2.5~3米,适合于农业机械化耕种。

第三代农业光伏开始迈向智能化方向发展,完全采用跟踪系统,可以实现农业阳光的适时需求调整,已在多个项目中应用。西安隆基公司投资位于西藏昌都的智能大棚发电系统,隆基清洁能源投资的位于陕西三原县的跟踪式斜单轴系统,下部空间均超过3米,可以进行广泛的农业机械化生产和种植。浙江同景投资的位于衢州江山的农业光伏,下面可种植水稻。

互补型农业体系是方向

新城镇化的发展和我国农村土地政策的深化改革,导致农村大量富余劳动力的出现,大中城市已经难以消纳这些富余劳动力,必然滞留在农村城镇,为新城镇化发展提供了机遇。

工商业资本的圈地运动,必然导致大量失地农民,只有进入现代农业产业,成为产业工人,反过来推动城镇化的建设,消纳富余劳动力,增加内需,提振经济。因此,我国农业产业现代化也势在必行。

基本农田作为我国农业的基础资源短期内难以在政策法律层面有重大改变,而低效土地上的农业项目也因为投资收益较差难以获得工商业资本的青睐,互补型农业体系在未来一段时间内将是我国农业现代化与工业化的最佳结合点——农业光伏成为目前的主要方向。

作为一个新生事物,我国的特殊情形决定了农业光伏具有积极的现实意义。农业光伏作为一个政策导向,将大大推动城镇化建设的发展,成为新的动力,是我国“三农”问题深化改革的重要试验田。

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  • 关键词:太阳能光伏 光伏发电 分布式光伏发电 设施农业