农光互补项目一般是指利用现有的光伏电站或新建电【diàn】站在【zài】光伏场区种植农作物，近几年来，国内众多知名【míng】光伏【fú】企业【yè】逐渐涉足光伏【fú】农业项目，大大促进【jìn】了【le】国内【nèi】光伏农【nóng】业项目发展，这些大公司【sī】的加入及整个【gè】行业的努力，使得光伏农业在前期【qī】系统【tǒng】设【shè】计【jì】技术等方面【miàn】得到了快【kuài】速发展，国【guó】家【jiā】在政策方面的【de】支持也将越来越完善。国外对【duì】农光互补研究最【zuì】多【duō】的属欧【ōu】洲和日本，但研究内【nèi】容多趋向于对光伏组件与大棚的结合方式、光伏组件类型及发电效率等方面。
农作物对阳光的要求可分为阳性、阴性、耐阴性作物【wù】，设计时根据场地面积【jī】大小、光【guāng】伏电站【zhàn】所在地区土【tǔ】地性【xìng】质、气候环境特【tè】征、光照资源等合理选【xuǎn】择适合光伏厂区的各个季【jì】节种【zhǒng】植的【de】各类【lèi】农【nóng】作物 (图1)，一般情况下主要有光【guāng】伏农【nóng】业【yè】种植大棚【péng】、光伏养【yǎng】殖【zhí】大棚【péng】等几种模式，可选择种植低矮的【de】农【nóng】作物，或者提高光伏组件【jiàn】高度，保证种【zhǒng】植的农作物的高度低【dī】于【yú】光伏阵【zhèn】列，避免影响【xiǎng】光伏发电，以此创造更好的经济效益和社会效益。
由于农光互补项目，既要保【bǎo】证农【nóng】业高产量，又要【yào】保证发电量及预留运维通道便【biàn】于后【hòu】期检修清洗等作【zuò】业，因【yīn】此对【duì】方阵的排布设计【jì】要求【qiú】比传【chuán】统的光伏电站【zhàn】要高【gāo】，需要根据农作物【wù】的类【lèi】型对大棚的要【yào】求、各种大棚形式【shì】确定，然后根据风载荷、雪【xuě】载荷设计光【guāng】伏电站及农业大棚的耐久性【xìng】和寿【shòu】命，如图2左所示为某【mǒu】光伏【fú】方阵下面【miàn】种【zhǒng】植花卉，右边【biān】图片为某山东农光互补项目。图3为某【mǒu】湖【hú】北【běi】农光【guāng】互补项目，在已【yǐ】并网电站搭建日光【guāng】大棚(拱形)种【zhǒng】植菌菇类【lèi】品种，由于菌菇喜阴【yīn】，大棚包裹了一层遮阳【yáng】布。此类设计需【xū】要考虑【lǜ】前后【hòu】排光伏组件的遮光度，还需要考虑光伏板的【de】清洗等问题。
图1 常用植物的生长习性
图2 左)光伏+花卉种植 右)山东电站农光互补项目
图3 某湖北电站农光互补(日光大棚结构)
本【běn】文针对目前【qián】国内正在开展或即将开展的农光互【hù】补项目的实际【jì】情【qíng】况，文中主要探讨在已经【jīng】建设的【de】光伏电【diàn】站中安【ān】装光【guāng】伏大棚，大【dà】棚高度或农【nóng】作物的生【shēng】长高度对光伏方阵可能会产生【shēng】阴影遮挡，需要根据电【diàn】站所处【chù】位置的纬度对【duì】影子倍率进【jìn】行计算。一般光伏方【fāng】阵的前后【hòu】间距【jù】是按照国标计【jì】算，冬至日上午的9时到下午【wǔ】的15时，方阵的前后左右无阴影遮挡【dǎng】计算【suàn】的。，影子倍率是【shì】假设【shè】1米的高【gāo】度【dù】障碍物，在【zài】某一时【shí】刻的南北方向的【de】影子长度，不同的纬度影【yǐng】子倍率【lǜ】不同，高纬度地区，影子倍率较【jiào】大，低纬度地区，影子【zǐ】倍率较小。对于【yú】在现【xiàn】有的光伏【fú】电站进行农业【yè】种植活动，可参考【kǎo】附件的【de】影【yǐng】子倍【bèi】率计算【suàn】值。
假【jiǎ】设某大【dà】棚【péng】拟安装【zhuāng】在方【fāng】阵与方阵之间【jiān】，大棚的横截面【miàn】为半圆形，半圆形的【de】最高点A离地面的高度为H0，半【bàn】圆形【xíng】的中点位置B的离地【dì】高【gāo】度为【wéi】H1，光【guāng】伏方阵的离地高度为H2，大【dà】棚中心位置距【jù】离【lí】方阵最佳间距为D，大棚次高点位置距离中心位置【zhì】为d，如图【tú】1和2所示【shì】,根据影子倍率【lǜ】，那【nà】么大【dà】棚中心离方阵前【qián】排【pái】的间距D应为：
D=Max((H0-H2)*影子倍率，(H1-H2)*影子倍率+d)，即取两者的最大值，实际【jì】间距【jù】应预留【liú】运【yùn】维通道【dào】。影子倍率参【cān】考表1，原则【zé】上使用冬至日上午【wǔ】9时，但是受场地限制的情【qíng】况下，可采用冬至日【rì】10时【shí】的影【yǐng】子倍【bèi】率【lǜ】。
【算例】：
假设【shè】某项目地【dì】纬度31.88°，如图1所示，H0=2m，H1=1.73m，H2=1m，d=1m，冬至日上午9时影子倍率【lǜ】为【wéi】2，那么(H0-H2)*影子倍率=(9-21)*2=2(m); (H1-H2)*影子倍率=(1.9-21)*2+1=2.46(m)，则大棚的中心位置离方【fāng】阵的前排【pái】不宜小于2.46米。
冬至日上午9时影【yǐng】子倍【bèi】率为【wéi】1.63，那么(H0-H2)*影子【zǐ】倍【bèi】率【lǜ】=(9-21)*1.63=1.63(m); (H1-H2)*影子倍率【lǜ】=(1.9-21)*1.63+1=2.19(m)，则大棚的【de】中心【xīn】位置离方【fāng】阵的前排不宜小于2.2米。假【jiǎ】设光伏方阵的【de】安装倾角【jiǎo】30度，则【zé】冬至日【rì】9时【shí】无【wú】遮挡的最【zuì】佳前后间距为6.15米左右，则【zé】大棚【péng】占据【jù】的【de】宽度【dù】为4米，则大棚前端距离前【qián】排【pái】方阵可留【liú】出的空间在1米左右，大棚后端距离后排方阵端点约为【wéi】1.2米，这两个间距为运维组件检修通道。
图1 大棚形式三维立体图
图2 侧视图
表1不同维度下的冬至日时的影子倍率
表2 当方阵离地高度1米时的大棚距离方阵位置 单位：米
表3 当方阵离地高度0.5米时的大棚距离方阵位置 单位：米
上文讲述的是大棚形【xíng】式的案例【lì】，那么对于在光【guāng】伏支架【jià】间隙种植【zhí】农作物，为了便于【yú】农作物种【zhǒng】植及光【guāng】伏【fú】电站的维护，光伏方阵的前后排间距【jù】一般来说不应小于6米，且光伏【fú】组件的下端距离【lí】地面的高度一般在1米到1.5米，假设某农作物【wù】最高点【diǎn】离【lí】地高度H0，光【guāng】伏方阵【zhèn】的【de】离【lí】地高度为H2，如图3所【suǒ】示【shì】，那么农作物离方【fāng】阵前排的【de】间距应为：(H0-H2)*影子倍【bèi】率【lǜ】，其中影子倍率参考【kǎo】表4，原则上使用冬【dōng】至日【rì】上午9时，但是【shì】受【shòu】场地限制【zhì】的【de】情况下，可采用冬至日【rì】10时【shí】的影子倍率【lǜ】。
当农作物高度【dù】小于【yú】方【fāng】阵高度时，农作物和方阵之间预留【liú】运维【wéi】通道即可，一般【bān】可预【yù】留0.5米-1米【mǐ】左右。若农作物高度不一致，宜以平【píng】均高度【dù】作为计【jì】算依据，如现场方阵【zhèn】的高度低于0.5m时，应根据实【shí】际影【yǐng】子倍率，按【àn】照比例【lì】加大与组件的【de】间隔距离【lí】。
图3 红色箭头表示农作物和方阵前排的间距
表4农作物不同高度时，农作物离方阵前排的间距(单位：m)
光伏【fú】发【fā】电【diàn】与农业科技相结合，采用【yòng】农光互【hù】补，提高土【tǔ】地利用，增加了经济效益，由于农业大棚【péng】的形式很多，文【wén】中仅列举了在日光【guāng】大棚【péng】结构及方【fāng】阵之间【jiān】直接种植两种【zhǒng】方式下【xià】，大【dà】棚和农作【zuò】物对光【guāng】伏阵列的遮【zhē】光问题，使用影子【zǐ】倍率可简单计算离方阵的距离，给农光互补项目的建【jiàn】设【shè】可提供一定【dìng】的【de】参考价【jià】值。
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FR：索比光伏网 陈建国
