PVsyst案例-農(nóng)光互補(bǔ)

農(nóng)光互補(bǔ)電站中光資源不同時空的分布分析為什么要做光資源分析？光是影響植物生長的重要因素之一。光伏電站改變了光資源的分配。通過光資源分析，可以得出光資源在光伏電站中的時間、空間分布，有利于在不同的空間布局上和時間段內(nèi)選擇不同的農(nóng)作物品種。農(nóng)光互補(bǔ)電站中農(nóng)作物的選擇，也需要在設(shè)計階段優(yōu)化光伏陣列的布置形式。先了解一下光伏農(nóng)業(yè)……土地充分利用(太陽能板+先進(jìn)溫室)不受氣候異常影響、降低農(nóng)損風(fēng)險、維持菜價穩(wěn)定不用為害環(huán)境物質(zhì)、生態(tài)平衡、永續(xù)經(jīng)營工作環(huán)境佳、提高產(chǎn)品單價、讓農(nóng)民有樂活的空間吸引年輕族群加入農(nóng)業(yè)、創(chuàng)造就業(yè)一次解決糧食與能源問題現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的特點農(nóng)畜牧的種植和養(yǎng)殖不同的種植類型、養(yǎng)殖類型、投入成本、立地條件等等從大環(huán)境和微環(huán)境中，相關(guān)因素均會影響農(nóng)業(yè)的微規(guī)劃，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(tǒng)容量大小一致薄膜組件發(fā)電系統(tǒng)晶硅組件發(fā)電系統(tǒng)電壓大，電流小，串聯(lián)少，并聯(lián)路數(shù)多，須二級匯流電壓小，串聯(lián)多，并聯(lián)路數(shù)少，一級匯流組件串接線方式各異大棚內(nèi)的匯流電纜敷設(shè)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(shè)計光伏組件排布分為：1）全遮擋式排布

2）部分遮擋式排布間隔式排布棋盤式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(chǎn)。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1）晶硅常規(guī)組件全遮擋排布獨棟光伏農(nóng)業(yè)大棚2）薄膜組件全遮擋排布獨棟光伏農(nóng)業(yè)大棚3）雙玻組件連棟滿鋪式大棚4）雙玻組件連棟間隔式大棚PVsyst建模分析……模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合

模式2：光伏和農(nóng)業(yè)大棚附加式結(jié)合模式

模式3：光伏組件與農(nóng)業(yè)大棚一體模式

模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合光伏和農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合，是在光伏陣列間距中，種植農(nóng)作物，兩者結(jié)構(gòu)上是獨立的，在空間布局上相互結(jié)合，選擇種植低矮的農(nóng)作物，或者提高光伏組件高度，保證種植的農(nóng)作物的高度低于光伏陣列，避免影響光伏發(fā)電。<頁腳>模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>常規(guī)設(shè)計的大型地面光伏電站常采用光伏組件豎向雙排布置。該地建設(shè)的光伏電站可采用260Wp的光伏組件豎向雙排2X22安裝在一個支架單元上設(shè)計，22塊光伏組件串聯(lián)為一個組串。1MW光伏電站，配置兩臺500kW逆變器和1臺1000KVA的就地變壓器。每臺逆變器接入96串光伏組串共549.12kWp。通過PVsyst進(jìn)行模擬，宿州地區(qū)的光伏組件最佳角度為27度，光伏陣列南北中心間距為7米，組件下端距離地面高度為1米。水平面輻射量（kWh/m2）27度傾斜面輻射量（kWh/m2）一月66.993.4二月80.8106.1三月113.9130.5四月142.4148.6五月165.3160.1六月159.2149.1七月142.9135.5八月133.9134.2九月121.3133.8十月97.8123.3十一月68.592.9十二月58.984.9Year1351.91492.4模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>對光伏陣列之間農(nóng)業(yè)種植區(qū)的光資源分布，利用PVsyst建模，將光伏陣列下方和陣列之間的區(qū)域，模型的第三排和第四排陣列中間區(qū)域（黃綠色中間區(qū)域），按照1米一個寬度、0.5米一級高度劃分網(wǎng)格，模擬陣列之間不同高度的、位置的光資源，通過分析，全年的光資源立體分布圖如下：模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>由圖中可以看到，光伏陣列之間的區(qū)域光資源最好，光伏組件的下方光資源較差。光伏陣列區(qū)的光資源分配與空間高度也有關(guān)系，從上圖中，我們可以看到，隨著高度的增加，光伏組件正下方的光資源在減少，而陣列之間的光資源在呈上升趨勢，最高能達(dá)到88%左右。模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>水平面輻射量各個分區(qū)的地面月輻射量（KWH/m2)A區(qū)B區(qū)C區(qū)D區(qū)E區(qū)F區(qū)G區(qū)一月65.826.117.7915.8422.328.928.135.5二月81.747.0413.718.9626.8135.246.859.9三月101.749.3618.5628.9341.3961.975.773.2四月13352.5921.6835.2153.99103.2104.799.3五月153.842.4423.8743.9183.71125.9123116.3六月147.537.124.9746.7293.36118.8115.6109七月152.638.1724.7346.7994.34124.2120.8114八月133.745.3922.2637.8861.27106.6104.998.9九月120.562.6717.527.5440.1777.696.292.8十月98.152.5917.2225.5136.2849.665.371.1十一月68.730.3416.816.723.4830.430.340.5十二月63.821.119.3115.4621.7628.227.230.1全年1321504.88238.38359.45598.85890.4938.7940.4與無遮擋對比100%37%18%27%44%66%69%70%模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>水平面輻射量各個分區(qū)的地面月輻射量（KWH/m2)A區(qū)B區(qū)C區(qū)D區(qū)E區(qū)F區(qū)G區(qū)一月65.826.117.7915.8422.328.928.135.5二月81.747.0413.718.9626.8135.246.859.9三月101.749.3618.5628.9341.3961.975.773.2四月13352.5921.6835.2153.99103.2104.799.3五月153.842.4423.8743.9183.71125.9123116.3六月147.537.124.9746.7293.36118.8115.6109七月152.638.1724.7346.7994.34124.2120.8114八月133.745.3922.2637.8861.27106.6104.998.9九月120.562.6717.527.5440.1777.696.292.8十月98.152.5917.2225.5136.2849.665.371.1十一月68.730.3416.816.723.4830.430.340.5十二月63.821.119.3115.4621.7628.227.230.1全年1321504.88238.38359.45598.85890.4938.7940.4與無遮擋對比100%37%18%27%44%66%69%70%模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>各個分區(qū)的1m高度月輻射量（kWH/m^2)

水平面B區(qū)C區(qū)D區(qū)E區(qū)F區(qū)G區(qū)一月65.85.3913.0325.333.551.157.8二月81.76.4715.6630.453.373.173.9三月101.79.9624.1147.98491.791.7四月13311.8129.3873.1115.2121.3121.3五月153.813.1235.05108.3134.7141.2141.1六月147.513.8736.46108.6128134.7134.5七月152.613.7436.7112.7133.1139.7139.5八月133.712.1431.3183.1115.7121.9121.8九月120.59.4722.9950.1104.1110.3110.3十月98.18.7621.1841.37388.188.4十一月68.75.6513.6726.53655.360.7十二月63.85.2512.6924.63246.555.1全年1321115.62292.25731.81042.61174.81195.9模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>

看圖更加直觀！數(shù)字比較繁瑣，模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>(a)春秋分無陰影遮擋(b)夏至日陰影遮擋情況

(c)冬至日陰影遮擋情況測試模塊在E區(qū)0米高度時的陰影遮擋模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>(a)春秋分無陰影(b)夏至日陰影遮擋情況

(c)冬至日陰影遮擋情況

測試模塊在E區(qū)1米高度時的陰影遮擋模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn)，前后排光伏陣列之間區(qū)域，在春秋季內(nèi)幾乎是沒有被光伏組件遮擋的，在夏季早晚時間內(nèi)會有遮擋，遮擋時間出現(xiàn)在早上剛?cè)粘龊蠛桶硖柤磳⒙淙氲仄骄€下之前的這兩段時間內(nèi)，遮擋造成的光照損失很小。而從各個分區(qū)的不同高度月輻射量與水平面月輻射量對比，當(dāng)4月份—8月份，幾乎沒有遮擋情況出現(xiàn)的月份，也總是存在最低5%的差距，這是因為PVsyst內(nèi)部建模，模擬的過程中考慮了IAM（incidenceanglemodifier）

factor

on

globar球面入射角修正系數(shù)這一項高于4%的損失。在半年的時間內(nèi)，農(nóng)業(yè)種植可以像普通田地一樣高效地利用光伏電站中的土地。遮擋和損失？模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>合理的種植，可以更高效的利用光伏電站中的土地和陣列之間的空間，這可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益。模式1：光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡單結(jié)合<頁腳>春分至秋分農(nóng)作物與后排光伏組件相對位置示意圖。連體大棚結(jié)構(gòu)安徽宿州，R=0.665距離與高度差的關(guān)系假設(shè)，光伏電站中，春夏季種植黃瓜，黃瓜的生長匍匐支架可以架設(shè)多高？位置怎么確定？如何更好的利用空間？模式2：光伏和農(nóng)業(yè)大棚附加式結(jié)合模式<頁腳>光伏和農(nóng)業(yè)大棚的附加式結(jié)合模式，在常規(guī)光伏電站中，光伏陣列之間建設(shè)光伏大棚，兩者的獨立的，在空間布局上有相互結(jié)合，互不影響。模式2中的結(jié)合方式即是在模式1中建設(shè)了薄膜大棚。這種大棚模式類似于光伏建筑中的BAPV。模式2：光伏和農(nóng)業(yè)大棚附加式結(jié)合模式<頁腳>該類型光伏大棚選用260Wp多晶硅光伏組件，組件尺寸1650X990X40mm，采用豎向3排布置，前后排間距為10m（也可以根據(jù)需要增加間距），每個支架單元安裝66塊光伏組件，1MW共64個支架單元，大棚建在光伏陣列之間，光伏組件的下端距離地面的高度一般為3米。1MW光伏陣列占地約33畝。光伏農(nóng)業(yè)大棚下的光資源分析如同模式1常規(guī)光伏電站一樣建模，在這一基礎(chǔ)上考慮塑料薄膜衰減15%左右。將前后排光伏陣列間距同樣按照1米的檔距劃分為10個分區(qū)，進(jìn)行模擬模式2：光伏和農(nóng)業(yè)大棚附加式結(jié)合模式模式3：光伏組件與農(nóng)業(yè)大棚一體模式模式3：光伏組件與農(nóng)業(yè)大棚一體模式（a）多晶硅組件下方的西紅柿（b）雙玻組件下方的西紅柿模式3：光伏組件與農(nóng)業(yè)大棚一體模式

某大棚組件間增加遮光網(wǎng)大棚使用中的光資源改造1、增加補(bǔ)光電氣設(shè)備2、采取弱光措施從以上分析及案例看出，農(nóng)光簡單結(jié)合的模式、光伏大棚、陽光房等在設(shè)計、建造時，光伏組件對正下方空間和前后排陣列之間的光資源分布影響就確定下來。如果根據(jù)種植需