光伏农业一体化项目的设计交流与探讨课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,公司背景、性质、营业范围,公司位于河北省石家庄市，成立于,1989,年，是河北省电力勘测设计研究院主办的民营企业，主要从事发、输、变电工程的设计、咨询和服务，包括常规火力发电、太阳能、风能、垃圾、污泥、生物质等新能源发电 、送变电、电力系统规划、接入系统、电力通信、工业与民用建筑、市政等工程的设计、咨询和总承包业务。,光伏农业一体化项目的设计交流与探讨课件,公司资质,国家发改委核发的工程咨询甲级资质，专业包括火电、,新能源,、送变电；,建设部核发的工程设计资质，资质等级为电力行业乙级、市政行业（给排水、热力）乙级、建筑行业乙级。,光伏农业一体化项目的设计交流与探讨课件,光伏发电项目的业务发展,2006,年，公司就成立了光伏发电设计技术开发组，为公司光伏发电设计领域开启了新的篇章。,2007,年，公司设计了河北建投集团的投资第一座并网型光伏电站。,2009,年，迎来国内光伏电站建设高峰，公司专设太阳能发电设计部，全面致力于光伏发电项目的咨询和设计业务。,8,年来，公司先后与昌盛日电、保定英利、中节能等集团公司建立了长期合作关系。设计项目涉及：金太阳屋顶电站、西部荒漠电站、山区电站、分布式电站、智能微网储能电站、光伏农业大棚电站、建筑一体化电站、风光互补电站、水光互补电站等。地域范围涵盖青海、甘肃、新疆、内蒙、宁夏、西藏、陕西、河北、山东、浙江、江苏、安徽、海南等省份。,光伏发电项目的业务发展,光伏发电项目的业务发展,截止目前，我公司已完成项目规划报告、可行性研究报告、项目申请报告等前期咨询,102,余项，完成电站施工图设计,80,余项，累计实现并网容量达,565MW,，单体电站容量最大为,200MW,，完成微网储能电站,3,项，均已发电。,其中，光伏农业一体化项目的可研报告,42,项，施工图设计,11,项目，已实现并网发电容量,63MW,，,主要包括：,英利集团定州国香养殖棚,10,兆瓦光伏发电项目,昌盛日电,3MW,农业生态大棚光伏发电示范项目,中节能招远蚕庄养殖棚,9.8MW,太阳能光伏发电项目,中节能临沂,20,兆瓦光伏农业科技大棚电站项目,中节能汉川,10,兆瓦光伏农业科技大棚电站项目,河北景冉石家庄岳村,10,兆瓦光伏农业大棚电站项目,光伏发电项目的业务发展,英利集团定州国香养殖棚,10,兆瓦光伏发电项目,项目地点：河北省定州市,装机容量：,10MW,，,43,栋猪舍屋顶,并网方式：,10kV,并网,投运时间：,2012,年,2,月并网,发电量：,1150,万,kWh/,年,英利集团定州国香养殖棚10兆瓦光伏发电项目,大唐山东即墨高新区,20MW,屋顶光伏发电项目,（,2011,年金太阳示范工程集中连片项目）,昌盛日电,3MW,生态农业大棚,项目地点：山东省即墨市,装机容量：,3MW,，,19,栋连栋棚,并网方式：,10kV,并网投运时间：,2011,年,12,月并网,大唐山东即墨高新区20MW屋顶光伏发电项目,中节能汉川农业科技大棚太阳能光伏并网发电项目,项目地点：湖北省汉川市,装机容量,10MW,，,54,栋连栋棚，,4,栋单栋棚,35kV,并网，,2013,年,9,月并网，发电量,900,万,kWh/,年,大棚内主要种植食用菌、富硒茶叶,棚外空地发展绿化苗木与花卉种植,中节能汉川农业科技大棚太阳能光伏并网发电项目,中节能临沂,20,兆瓦光伏农业科技大棚电站项目,项目地点：山东省临沂市,装机容量：,20MW,，,71,栋连栋棚，,3,栋单栋棚,并网方式：,2,回,10kV,并网,投运时间：,2013,年,11,月并网，发电量：,2240,万,kWh/,年,主要开发种植蓝莓、食用菌、蔬菜及高端苗木花卉,中节能临沂20兆瓦光伏农业科技大棚电站项目,中节能招远蚕庄,9.8MW,太阳能光伏发电项目,项目地点：山东省招远市,装机容量：,9.8MW,，,42,栋养殖牛舍大棚,并网方式：,35kV,并网,投运时间：,2013,年,10,月并网，发电量：,1194,万,kWh/,年,棚内养殖肉牛,中节能招远蚕庄9.8MW太阳能光伏发电项目,河北景冉石家庄岳村,10,兆瓦光伏农业大棚项目,项目地点：河北省石家庄市,装机容量：,10MW,，,397,栋单栋棚，,2,栋连栋棚,并网方式：,10kV,并网,投运时间：,2014,年,8,月并网，发电量：,1180,万,kWh/,年,棚内种植食用菌、蔬菜等,河北景冉石家庄岳村10兆瓦光伏农业大棚项目,凯润昌黎,200MWp,光伏生态农业项目一期,50MW,项目地点：河北省昌黎县,装机容量：,50MW,，,397,栋单排棚，,2,栋联栋大棚,并网方式：,110kV,并网,投运时间：在建，发电量：,6100,万,kWh/,年,种植有机蔬菜、食用菌、稀贵中草药、禽畜养殖等,凯润昌黎200MWp光伏生态农业项目一期50MW,规划设计中的：,临西县朗源一期,30,兆瓦光伏农业一体化项目,河北阳普巨鹿生态农业大棚一期,50,兆瓦项目,英利集团安国市光伏农业一体化,30,兆瓦项目,规划设计中的：,交流和探讨,3,个问题,交流和探讨3个问题,光伏农业一体化的优势：,1,）土地利用优势：棚上光伏发电、棚下生态养殖、种植，提高了土地的综合利用率。,2,）节能优势：光伏发电可就地消纳一部分，减少了输电线路上的损耗。,3,）经济效益优势：发展规模化、集约化的设施农业，可实现低消耗、高效益、并且收益稳定、风险小，同时可申请农业扶持资金，光伏又可享受可再生能源电价补贴，项目整体经济效益高。,4,）就业优势：设施农业可为失地农民提供二次就业机会，增加农民收入。,5,）政策优势：为促进分布式光伏发电发展，能源局有意将利用光伏农业大棚项目纳入分布式项目管理，可执行光伏电站标杆电价，是项目备案和电网接入有利政策。,光伏农业一体化的优势：,6,）项目选址优势：地面电站每,MW,占地,30-40,亩，用地需求量高，利用建设用地不现实，只能选址于未利用地或农用地，然而，未利用地大多为荒山、荒坡、滩涂等，或地形较为复杂，或地质条件较差，增加了电站设计和建设难度。,在此背景之下，光伏农业一体化的建设思路应运而生，项目可选址于除基本农田以外的农用地，以土地经营权流转方式取得土地，,科学、合理、高效,的将设施农业和光伏发电结合，在不改变土地利用性质的前提下，实现光伏电站的建设，并能使二者相得益彰，和谐并行发展。,6）项目选址优势：地面电站每MW占地30-40亩，用地需求量,光伏农业大棚的两种分类方式：,一、按照结构分类,1,）光伏太阳能日光温室,2,）光伏太阳能连栋温室,二、按照遮光程度分类,1,）全遮光型,2,）部分遮光型,光伏农业大棚的两种分类方式：,1,）光伏太阳能日光温室,基于,北方地区,应用较多的,冬暖式日光温室,进行,设计,，带有保温性能良好的东、西、北三面墙体，在采光面上安装有太阳能电池板。,采光面由拱坡改为平坡，倾角,设计为,15-20,左右，塑料薄膜改为铺设电池板和透光玻璃,。,传统的,冬暖式日光温室,光伏太阳能,日光温室,1）光伏太阳能日光温室传统的冬暖式日光温室光伏太阳能日光温室,铺设电池板和透光玻璃后，,屋面荷载,增加。温室按,门式刚架结构,设计，屋面荷载由檩条、,屋面梁,、钢立柱传至基础,。,铺设电池板和透光玻璃后，屋面荷载增加,1,）光伏太阳能日光温室,部分遮光型，适合建设在北方地区，春、冬季节白天光照强，夜间温度低，温室可以白天为植物遮挡过强的光照，夜间,在良好的墙体保温条件下，,为植物提供安全的温度，创造更好的植物生长环境，适宜,种植一些不太需要高温,、,强光的叶菜作物,。,部分遮光型,1）光伏太阳能日光温室部分遮光型,1,）光伏太阳能日光温室,全遮光型，,温室内,部,几乎没有光照,，,温度变化较为平衡，,种植项目首选那些基本不需要阳光的，如平菇、金针菇、白灵菇、香菇等食用菌品种，其次选择适合弱光的，如三七、人参、西洋参等药材。,全遮光型,1）光伏太阳能日光温室全遮光型,2,）光伏太阳能连栋温室,基于,传统的连栋温室,进行设计,，,在,屋顶,每跨,向阳面安装有光伏太阳能电池板，墙体透明，以薄膜、玻璃或阳光板为墙体材料，保温性,能相对,较差。,屋面由双拱坡改为双平坡，南坡倾角,设计为,15-20,左右，单跨控制在,10m,以内，南坡塑料薄膜改为铺设电池板和透光玻璃，北坡仍采用塑料薄膜,。,光伏太阳能,连栋温室,传统的连栋温室,2）光伏太阳能连栋温室光伏太阳能连栋温室传统的连栋温室,2,）光伏太阳能连栋温室,温室主要受力构件为三角形钢屋架、屋面檩条、天沟和钢柱。,屋面荷载,通过,拱架或屋架传到天沟，,再,由天沟传至钢,立,柱，最终传至基础。,天沟采用,U,型截面，,天沟,除,担负排水,作用外，也作为钢梁承担结构受力,。,结构加固后比原塑料大棚抗风增强。,光伏太阳能,连栋温室,结构,2）光伏太阳能连栋温室光伏太阳能连栋温室结构,2,）光伏太阳能连栋温室,连栋温室大多数设计为部分遮光型，适合建设在中、低纬度地区，一年四季的温度和光照强度变化都较小，日照充足，昼夜温度都比较高。,采用了双玻晶硅组件，可以使室内的光照更均匀，接近或达到无阴影效果，更利于温室内植物生长。,部分遮光型,-,非晶硅薄膜组件,部分遮光型,-,双玻晶硅组件,2）光伏太阳能连栋温室部分遮光型-非晶硅薄膜组件部分遮光型-,光伏发电与农业结合的其它型式：,一、太阳能电池板放置在日光温室的后墙顶上,这种型式对大棚采光和原种植方式不产生影响，但需在设计时考虑光伏阵列的附加荷载和结构加固方式。同时，为了保证后部大棚的合理采光，间距会相应增大，电池板倾角不宜过大。,这种型式光伏和大棚的结合程度不高，一定程度上增加了占地。,光伏发电与农业结合的其它型式：,二、,光伏发电,与大棚养殖的,结合,禽畜,养殖棚,多采用门式钢架结构，由,钢,立,柱，横向钢梁，屋面檩条,构成，屋顶覆盖材料多为彩钢保温复合板。结构型式上，与常见的工业厂房的钢结构型式一致。如果在,养殖棚,结构设计之初，将附加的电池板荷载考虑进去，沿屋顶光伏组件平行铺设光伏组件，采用利用夹具与彩钢瓦肋边固定，也就构成一座屋顶电站。并且，一些养殖暖棚冬季采暖用电负荷也较大，有利于光伏发电就地消纳。,二、光伏发电与大棚养殖的结合,在保温性能要求不高时，光,伏组件,也可,直接做棚顶围护结构,，,与屋面檩条通过压,板固定,，组件之间缝隙采用密封条及结构胶做防水处理。,在保温性能要求不高时，光伏组件也可直接做棚顶围护结构，与屋面,1,、对光伏组件的选型要求,农业大棚上应用的光伏组件主要型式有：,1,）薄膜光伏组件,组件本身具有一定光线透过性，用于全遮光棚、部分遮光棚，适宜种植弱光或中等喜光品种；,2,）晶硅双玻组件,封装电池片间有一定间隔，用于连栋温室上，室内光照更均匀，适宜种植喜光品种；,3,）晶硅铝合金边框组件,完全不透光，适宜种植喜阴品种。,1、对光伏组件的选型要求,2,、,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。,2、大棚结构设计的特殊性,3,、,大棚,内高湿环境的特殊性,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。,高湿环境,3、大棚内高湿环境的特殊性高湿环境,4,、大棚工艺设计与光伏电站设计应统筹考虑,1,）在科技化农业大棚内一般会设置温控、湿控装置，设置喷水滴灌系统、机械通风系统，有时需设置农机设施运行的滑轨，或农机进入大棚作业，大棚首先应满足农业工艺条件，并考虑为附加光伏发电创造有利条件。,2,）安装在棚顶的光伏组件，一般高度在,2.7m4.5m,，进行安装、维护或更换难度大，组件、汇流箱、汇流电缆等发生故障时，人工巡检难度较大，难以及时发现。,3,）考虑到组件清洗和检修通道的设置。一般可利用大棚的天沟做为工作人员的通行走道。可在天沟附近设置取水口，由给水管道引至天沟顶面，接软管和水枪进行清洗。,4、大棚工艺设计与光伏电站设计应统筹考虑,5,、光伏组件安装倾角设计的特殊性,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,，便满足采光需求。,最佳倾角,18,倾角,5、光伏组件安装倾角设计的特殊性最佳倾角18倾角,6,、光伏农业大棚不易实现,1MW,标准化设计,地面电站基本上是以,1MW,型式的单元，进行模块化设计，系统方案成熟，定型设备、可靠，小的光伏阵列在场区内排布、调整灵活。相比，光伏农业大棚实现,1MW,模块化设计，难度较高。,大片棚顶,中片棚顶,小片棚顶,6、光伏农业大棚不易实现1MW标准化设计大片棚顶中片棚顶小片,7,、光伏发电系统型式多样,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,7、光伏发电系统型式多样选用光伏组件型号不同组件在坡面上排布,薄膜组件发电系统、部分遮光棚,组件串接线方式各异,双玻晶硅发电系统、坡面满铺,薄膜组件发电系统、部分遮光棚组件串接线方式各异双玻晶硅发电系,薄膜组件发电系统二级汇流,晶硅组件发电系统一级汇流,薄膜组件发电系统二级汇流晶硅组件发电系统一级汇流,8,、总图布置应注意的问题,光伏农业一体化项目一般集合了设施农业、观光旅游、光伏发电的功能，在总平面规划设计时，除要考虑发电工艺合理需求外，还应关注合理布置农业生产工艺流程、关注实现观光、旅游、示范功能，在功能区划分、道路规划、人流、物流组织等方面进行统筹考虑。,8、总图布置应注意的问题,以上是我们在从事光伏电站设计工作中的一些设计经验总结，观点不妥之处，恳请各位专家、同行批评指正。,我们也同样期盼着能与各位业内同行有更深的交流和合作机会，谢谢！,河北能源工程设计有限公司,HeBei Energy Engineering Design Co., Ltd.,以上是我们在从事光伏电站设计工作中的一些设计经验总结，观点不,