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农光互补项目一般是指利用现有的光伏电站或新建电站在光伏场区种植农作物，近几年来，国内众多知名光伏【fú】企【qǐ】业逐渐涉足光【guāng】伏农【nóng】业项【xiàng】目【mù】，大大促进了国内光伏农业项目【mù】发展，这【zhè】些【xiē】大公司的【de】加入及整个行业的努【nǔ】力，使得光伏【fú】农业在前期系统【tǒng】设计【jì】技术等【děng】方面得到【dào】了快速发展，国家在政策方面的【de】支持也将越【yuè】来越完善【shàn】。国外对农【nóng】光互补研究【jiū】最多的属欧洲和日本【běn】，但研【yán】究内容多趋向于【yú】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【nóng】作物对【duì】阳光的要求【qiú】可分为阳性、阴性、耐阴性作物，设【shè】计时根据场【chǎng】地【dì】面积大小【xiǎo】、光伏电【diàn】站所【suǒ】在地区土【tǔ】地性质、气候环【huán】境特征、光照资源等合【hé】理【lǐ】选择【zé】适合光【guāng】伏厂区的各个季节种【zhǒng】植的各类农作物 (图【tú】1)，一般情况下【xià】主要有光伏农业种植大棚【péng】、光伏养【yǎng】殖大棚等几种【zhǒng】模式，可【kě】选择种【zhǒng】植低矮的农作物，或者提高光伏组件高度【dù】，保证种【zhǒng】植的【de】农作【zuò】物的高度低于光伏阵列，避免影响光伏发电，以此创造更好的经济效益和社会效益。

由于农光互【hù】补项目，既要保证农业高产量，又要保证发【fā】电量【liàng】及【jí】预留运维通道便于【yú】后期检修清洗等作业，因【yīn】此对方阵的排布设【shè】计要求比传统的光伏电站要高，需要根据农作物的类型对大【dà】棚【péng】的要求、各种大【dà】棚形【xíng】式确定，然后【hòu】根【gēn】据风载荷、雪载荷【hé】设计光伏电站及【jí】农业【yè】大棚的耐久性和【hé】寿命，如【rú】图2左所示为某光【guāng】伏方阵下面种植花卉【huì】，右边图【tú】片【piàn】为某山东农【nóng】光互补项目。图3为【wéi】某湖北农【nóng】光互补【bǔ】项目【mù】，在已并【bìng】网电站搭建【jiàn】日光大棚(拱【gǒng】形)种植【zhí】菌菇类品种，由于菌菇【gū】喜阴，大棚包【bāo】裹了【le】一层遮阳布。此【cǐ】类设计需要【yào】考虑前后排光【guāng】伏组【zǔ】件的【de】遮光度，还需要【yào】考虑光伏【fú】板的【de】清洗等【děng】问题【tí】。

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)

本文针对目前国内【nèi】正【zhèng】在开展【zhǎn】或即将开【kāi】展的农光【guāng】互补项目的实际【jì】情况，文【wén】中主要探讨在已经建【jiàn】设的光伏电站中安装光伏大【dà】棚，大【dà】棚高【gāo】度或农作物【wù】的【de】生【shēng】长高度【dù】对【duì】光伏方阵可能【néng】会产生【shēng】阴影遮挡，需要根据【jù】电站所处位【wèi】置的纬度对影子倍率进行计算。一般光伏方阵的前后间距是按【àn】照【zhào】国标计算，冬至【zhì】日上【shàng】午的9时到下午【wǔ】的15时【shí】，方阵的前后左右无阴【yīn】影遮挡计算的【de】。，影子倍率是假【jiǎ】设1米的高度【dù】障碍物，在某一时刻的南北方向的影子长度，不【bú】同的纬度影子【zǐ】倍率不【bú】同【tóng】，高纬度地【dì】区，影子倍率较大，低【dī】纬度地区，影子倍率较小。对于【yú】在【zài】现有【yǒu】的光伏电站进【jìn】行农业【yè】种植活【huó】动，可参考附【fù】件的【de】影子倍率计算值【zhí】。

假【jiǎ】设某大棚【péng】拟安装在方阵与方阵之间【jiān】，大棚【péng】的横截【jié】面为半圆【yuán】形，半圆形的最高点A离地面的高度为H0，半圆形的中点位置【zhì】B的离【lí】地【dì】高度为H1，光伏方阵的【de】离地【dì】高度【dù】为H2，大【dà】棚【péng】中心位置距离方阵最佳间距为D，大棚次高点位【wèi】置距离【lí】中心位【wèi】置为d，如【rú】图1和2所示,根据影子倍【bèi】率，那么大【dà】棚中心离方阵前排的【de】间距D应为：

D=Max((H0-H2)*影子倍率，(H1-H2)*影子倍率【lǜ】+d)，即取两者的【de】最大值【zhí】，实际【jì】间【jiān】距【jù】应【yīng】预留运维通【tōng】道。影子倍【bèi】率【lǜ】参考表1，原【yuán】则上使用【yòng】冬至日上午9时，但是受场地限制的情【qíng】况下，可【kě】采用冬至日10时的影子倍【bèi】率。

【算例】：

假设某【mǒu】项目地纬度31.88°，如【rú】图1所示【shì】，H0=2m，H1=1.73m，H2=1m，d=1m，冬至日【rì】上午9时影子倍率【lǜ】为【wéi】2，那么(H0-H2)*影子【zǐ】倍【bèi】率=(9-22)*2=2(m); (H1-H2)*影子【zǐ】倍率=(1.9-22)*2+1=2.46(m)，则大【dà】棚的中心位置离方阵的前【qián】排不宜小于2.46米。

冬至【zhì】日上【shàng】午9时【shí】影子【zǐ】倍率为1.63，那么【me】(H0-H2)*影子倍率=(9-22)*1.63=1.63(m); (H1-H2)*影子【zǐ】倍【bèi】率=(1.9-22)*1.63+1=2.19(m)，则大棚的中心【xīn】位【wèi】置离方阵【zhèn】的【de】前排【pái】不宜小于2.2米。假设光伏方阵的安【ān】装倾角30度，则冬至日9时无遮挡的最佳前【qián】后间距为6.15米左右，则大棚占据的宽度为4米，则大棚前端距离前【qián】排方阵可【kě】留出的空间在1米左右，大棚后【hòu】端距离后排方阵端【duān】点【diǎn】约为1.2米，这两个间距【jù】为运维组件检【jiǎn】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【shàng】文讲【jiǎng】述的是大棚【péng】形式的【de】案例，那么对于在光伏支架【jià】间【jiān】隙种植农作物【wù】，为了【le】便于农作物【wù】种植【zhí】及光伏【fú】电站【zhàn】的维护，光【guāng】伏方阵的【de】前【qián】后排【pái】间【jiān】距一般【bān】来说不应小【xiǎo】于6米，且光伏组件【jiàn】的下端距离地【dì】面的高度【dù】一般在1米【mǐ】到1.5米，假设某农作物【wù】最【zuì】高点离地高度H0，光伏方阵的【de】离地高度为H2，如图3所示，那【nà】么农作物离【lí】方阵前排【pái】的间距应为：(H0-H2)*影子倍率，其中影【yǐng】子倍率参考表4，原则上使用冬至日上午9时，但是受场地限制的【de】情况下，可采用冬至日【rì】10时的影子倍率。

当农作物高度小于方阵高度时，农作物和方阵之间预留运维通【tōng】道即可，一【yī】般【bān】可预留【liú】0.5米【mǐ】-1米左右。若农作物【wù】高度不一致，宜以平【píng】均【jun1】高度作为计算依据，如现场方阵的高度低于0.5m时，应根据实际影子倍率【lǜ】，按照比例加【jiā】大【dà】与组件【jiàn】的【de】间隔距【jù】离。

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】发电与农业科【kē】技相【xiàng】结合，采用【yòng】农光互【hù】补，提高土地利用，增【zēng】加了经【jīng】济效益，由【yóu】于农业大棚的形式很多，文中仅【jǐn】列举【jǔ】了在日光大棚结构【gòu】及方阵之间直接【jiē】种【zhǒng】植两种方式下【xià】，大棚和【hé】农作物对【duì】光伏阵列的遮光问题，使用影子倍率可简单计算离方阵的距离【lí】，给农光互补项目【mù】的【de】建设【shè】可提供一定【dìng】的参考价值。