史上最全:光伏农业十大模式全面解析(附图)

来源:索比光伏网发布时间:2016-01-28 11:45:25

近日,由河北省能源局主办、Solarbe承办的第一届河北省光伏产业发展推动论坛在石家庄举办,Solarbe记者根据中国农光规划设计研究院院长、中国光伏农业首席专家高祥根的演讲整理此篇文章。

光伏农业(G+N):在农业生产实践过程中,为了实现一地多用,提高单位土地产出率,将农业经营设施(或单元)的基础上科学设计、合理嫁接光伏的经营模式。包括:农业设施(大棚)上面建光伏电站,下面种植业、养殖业、休闲观光农业等 实现“农业经营与光伏发电两不误”,太阳能资源利用与土地资源利用有机结合,为农业产业结构调整、推动新能源资源开发利用。

光伏农业——释义

“禾”+“家”=“稼”

农业(N)+光伏(G)=光伏农业

光伏农业又叫农光,因为不局限于光伏,还包括光热。庄稼需要空间,需要一个家,光伏产业为农业打造一个框架,使农业更快更有效地增长。我们给植物一个家,植物给我们人类回报。按照这种解释,光伏产业推动农业转型,就是光伏农业。农业加光伏,就是农业N+光伏G=光伏农业,把光伏农业概念,通过这两个模块进行拆分组合,可以进行模块化的分析。

光伏农业——提出理由(大道理)

农村发展目标:多元化的必由之路

民意基础:健康食品、劳动就业

地域条件:面积大 地大物博三山六水一分田

国家战略:能源安全清洁能源

产业基础:跨界整合发展空间大

光伏农业——提出理由(数据说话)

节能减排。以总装机容量为20MW、占地1000亩的农光项目测算,年均发电量4000万度,年节约标准煤5480吨,年减排二氧化碳1.88万吨,年减排二氧化硫105吨,年减排粉尘75吨。

农业光伏——三大理念

技术创新;集成创新理念;模式创新。

十大模块有菌光、渔光、菜果光等等。菌光,常规的理解把光伏农业理解成蔬菜大棚的农业,大棚的光伏,这是一个很狭隘的概念,还有林光、水利光,这篇文章将根据这十个模块进行解析。

一、农光十大模式

(一)菌菇光伏模式

这种模式是在空地种植速生植物,对废弃资源循环利用,解决大量固体废弃菌包的环境压力。
     【“一地多用(三用)”】模式:
顶——光伏大棚发电;中间——栽培食用菌;地下——水产养殖。



光伏菇阴阳棚模式



光伏菇联体棚模式

【棚形解析】: 阴阳坡面60:40 ,棚上面套一个罩衣

优势:一棚两用

劣势:空间利用率偏低(过道、阴面空间没有利用);菌棚边沿的支撑点没有用 ;成本较高

【菌光模式成本构成】:


 

【效益测算】:

光伏食用菌每亩传统简易菇棚:若投资5万元(含原材料)每个棚周年可产鲜菇3万公斤,按每公斤5元,每棚年毛收入15万元,当年可收回投资,还有10万元的纯收入,是西红柿的4.8倍,是棉花29.4倍,是玉米的53倍,是小麦的67倍。

(二)渔光互补模式

目前有几种分类,是封闭式、开放式、飘浮式和跨越式。飘浮式的水深在七八米的时候,不可能打桩,这样成本太高。

漂浮式:


 

水上浮体太阳能发电系统电:池板、 “浮体架台”;连接架台、 “连接板(桥接板)”和用于固定两者的“紧固带”构成,可在每个浮体架台上,以10度的设置角度一张张安装外形尺寸为宽(1500~1700mm)×进深(980~1000mm)×高(35~50mm)的太阳能电池板。

【考虑因素】:

一般建设在湖泊,河,池塘,溪,煤矿塌陷区,稻田养鱼等地区。放养方式,喂料方式,捕捞方式,遮光方式(比例),漂浮物影响。



模拟“渔光互补”遮光对黄颡鱼采食的影响


(三)蔬菜(瓜果)光伏模式



封闭式连体连栋大棚



封闭式单体大棚



敞开式单体大棚

敞开式在北方做很好,敞开的架子正好是果蔬爬藤的支撑,这就降低了成本。现在很多光伏电站,特别是在河北,如果不结合农业,可能地面电站很难批,这就恰好可以在农业方面做一些探索。蔬菜方面,有航天蔬菜,航天蔬菜也有喜阴的,这个类项目也可以做一些旅游农业。

【喜阴植物】:

蔬菜:生菜、苦菊、观音菜、田七、油菜、韭菜、生姜

花卉:腊梅、麦冬草、桃叶珊瑚、蕨类、兰科、苦苣苔科、凤梨科、天南星科、竹芋科及球海棠科等室内观叶植物。

瓜果:桔子,枇杷 。

【现有蔬菜大棚改造考虑的因素】:

1、不占压土地、不改变地面形态的用地可按原地类认定,不改变土地用途、在年度土地变更时作出标注。

2、棚形 单体 连体 支撑材料

朝向 朝南(东西) 朝东(南北向)

3、植物 喜光 喜阴 半喜光

4、规模大小

(四)畜禽(牧业)光伏模式

畜牧光在北京地区也发展的很好。在张家口张北区有羊群基地,内蒙草原等其他地区还有养鸡养鸭基地,和窑洞结合起来,打了很多的洞让鸡去生蛋。



封闭式(牧民散养——集体规模建设分包给牧民养殖)



半封闭、半开放式



开放式



窑洞鸡

(五)林光模式

林光就是常见的园艺、林木、果树,国家林业局对林业政策适当放开也提供了一定的空间。


 

【喜阴花卉】: 兰花——喜阴,玉簪——特别喜阴湿的环境

适宜种植于弱光型、阴阳型花卉苗木光伏大棚,封闭式、敞开式光伏农业大棚。


(六)药材光伏模式

在一些地方种一些中药材,这些药材都可以跟光伏很好地结合,种植时间是十到十一月份种下去,在来年的三四月份挖出来。

中药材当中,三七、铁皮石斛、灵芝、天麻要、猪苓、重楼、闹羊花、紫参玉竹、旱半夏、黄精、白芨、龙牙百合等喜阴中药材适合在阴冷潮湿的山区地方种植。



 

(七)生态光伏模式

河北有湖畔,内蒙的包头也有大量的矿山,其他的地方比如煤矿区、盐碱地,都可以做生态光伏的开发。



沙漠、盐碱地、荒山、涂滩

(八)热电光模式

可持续发展的光跟农的结合,还有热,这个热量涉及到很多的资源。因为农作物跟热的关系很密切,零下五度以下的蔬菜会冻死,这是开发时需要考虑的问题,要考虑周边有没有一些热源?比如电厂、热气管,尽可能规划的时候把项目往那边靠,这样有利于光伏项目的开展。比如池,可以把水池做成小的,让水发挥储热功能。水可以用来清洗太阳能电池板,还可以滴灌,用途很大,所以可以做一些示范。国家前几年欠环境的债很多,我们可以把“坑”变成“坑”,成为有利的东西。






超级传热材料(传热速度是常规的1000-5000倍)

(九)服(“三产”)光模式休闲观光旅游

农业有很多三产,农贸市场、生态农庄、光伏跟墓地的结合等。



光伏数字殡葬艺术文化园模式

【光伏公墓的特点】:

1、土地资源紧张,一地多用。殡葬改革的重要内容——减少死人占耕地

2、阴阳平衡(光伏——阳,墓地-阴,符合阴阳和谐)光伏需要长期稳定的场所,墓地具有长期不会迁移的特点

3、弘扬社会公德、传播正能量、推进两个文明建设,用文明的方式纪念逝者

4、让逝者在光伏大棚下安息符合传统的习俗

【技术模块】:蓝牙信标二维码技术,光伏,远程扫墓物联网,边坡修复,蜡像,移动焚烧。

其中,蓝牙信标技术——引进于芬兰,将信标安装在预先设定的客体上,当物体接近物体时自动开户解说功能。



蓝牙信标(二维码技术)

【物联网监控设备特点】:

1.远程无线视频传输

采用高性能物联网3G无线视频服务器。它是集图像采集、压缩、存储、传输于一体的远程无线监控终端。产品集成度高,运行稳定、可靠,无需昂贵的网络投资和系统工程布线,组网简单、开通迅速,监控对象不受距离、地域、时间的限制,监控中心可安置在网络所及的任意地点。已广泛应用于森林防火、水利水闸、电力设施、景区监控、工地监控、高速公路等物联网视频监控领域。

2.无线流量控制设计

由于3G网络的发展还处于初期阶段,3G的资费还比较昂贵,而且由于无线网络的特性,虽然3G的带宽有了很大的提高,但是总体的网络资源还是比较有限,为了节约3G资费,节省网络资源,更好的使用3G网络,系统特别设计了很多无线流量控制的功能。(1)流量和时长统计;(2)视频分发;(3)限时播放。

(十)水利光模式

水利光伏——偏远农村,尤其是山区、海岛解决生产、生活用电的同时,推动农村机电排灌、节水灌溉等现代农田水利技术的发展,实现节省人力、财力、物力、电力的目的。


 

光伏水利涉及的领域或技术有光伏提水系统(或称光伏扬水系统)、农田排灌、节水灌溉及其控制系统和光伏生活用水、光伏海水淡化、光伏污水处理等,因此,领域十分广泛。



大跨度式光伏支架

【优点】:大跨度式光伏支架原理与斜拉桥原理,便于成本低、美观、敞开式、透光率强、污水处理厂。鱼塘上捕鱼方便,光线充足。


二、农光常见组合模式

光伏农业十大模块怎么组合?一个项目当中,设计成哪几个农业模块?是菌光还是菜光等等?这些效果都不一样。比如在张家口可以设计菌光、菜光,但不能过于强调渔光;在内蒙古养殖设计牧光,或根据地热资源加入储热。因地制宜去设计可以使效益最大化。

1、农业企业——设施农业

光伏企业——在设施农业的棚顶上安装支架+棚顶光伏板

土地费用分摊

2、光伏企业——棚顶+支架增加部份+光伏经营

农业企业——棚下设施农业部份 土地租金分摊

3、光伏企业——棚顶+支架+设施农业+土地费用

——租赁给农业企业

4、光伏企业——棚顶+支架+设施农业+土地租金包给农业企业

5、光伏企业——棚顶+支架(上面部分) 农业企业——支架下面设施部份

常用组合模式(一)



 

【适用情况】:

地域:全国大部份区域

资源:农作物秸秆资源丰富的地方

气候:寒冷、干燥、潮湿

属性:生态修复、农村技术改造

农光、生态农业项目、循环农业 设施农业、现代农业园区、生态农庄、新农村建设项目。

常用组合模式(二):



热电沼——温泉(地热)光模式


 



农光与新能源综合利用结合:




生物质能





风光沼储

常用组合模式(三)



煤矿塌陷区与废弃矿区生态修复与光伏

采煤塌陷区用于水生植物与光伏渔业(渔光一体化)是一种非常好的结合模式。




山东省济宁市65万亩煤矿塌陷区




光伏农业与航天植物观光旅游结合
 

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