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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【jiàn】电站在光伏场区种【zhǒng】植农作物，近几年来，国内众【zhòng】多知名光伏企业逐渐涉【shè】足【zú】光伏农业项【xiàng】目，大大促进了国内光伏【fú】农业项目发【fā】展【zhǎn】，这些大公司的加入及整个行业的努力，使得光伏【fú】农业在前期【qī】系统【tǒng】设计技术等方面【miàn】得到了【le】快速发展，国家【jiā】在政【zhèng】策方面的支持也【yě】将【jiāng】越来【lái】越完善。国外对【duì】农光互补研究最多【duō】的属欧洲和日【rì】本，但研究内容多趋向【xiàng】于对【duì】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【duì】阳【yáng】光【guāng】的要求可【kě】分【fèn】为阳性、阴性【xìng】、耐阴【yīn】性作物【wù】，设计时根据场地面积大小【xiǎo】、光【guāng】伏电【diàn】站所在地区土地性质、气候环境特征、光照资源等合理选择适【shì】合光伏【fú】厂区的各【gè】个【gè】季节种植的【de】各类农作【zuò】物 (图1)，一般情况【kuàng】下主要有光伏农业种植大棚、光伏【fú】养【yǎng】殖大棚【péng】等几【jǐ】种模【mó】式【shì】，可选择种植【zhí】低矮的农作物，或【huò】者提高光伏组件【jiàn】高度，保证种植的农作物的高度低于光伏阵列，避免影【yǐng】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【guāng】互补【bǔ】项目【mù】，既要保【bǎo】证农业高产量，又要【yào】保证发电【diàn】量及预留运维通道便于后期检修清【qīng】洗等作业，因此【cǐ】对方阵的排【pái】布设计要求比【bǐ】传统的【de】光【guāng】伏电站要【yào】高，需要根据农作【zuò】物【wù】的类【lèi】型对大棚的要求、各【gè】种大【dà】棚形式确定，然后【hòu】根据风载【zǎi】荷、雪载荷设计光伏电站【zhàn】及【jí】农业大【dà】棚的耐久性和寿命，如图【tú】2左所示【shì】为某光【guāng】伏方阵下面种植花卉，右【yòu】边图片为某山东农光互补【bǔ】项目。图3为某湖北【běi】农光互补项【xiàng】目，在已并网【wǎng】电站搭建日光大棚(拱形)种植菌菇类品种【zhǒng】，由于菌菇喜阴，大棚包裹了一【yī】层遮【zhē】阳布。此类【lèi】设计需要考虑前后排【pái】光【guāng】伏组件的遮光度【dù】，还需要考虑光【guāng】伏板的清洗【xǐ】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)

本文针对【duì】目前国内【nèi】正在开【kāi】展或即将开【kāi】展的【de】农光【guāng】互补【bǔ】项目的实际情况，文【wén】中主要探【tàn】讨在已经建设的光【guāng】伏电站中安【ān】装光伏大棚，大【dà】棚高度或农作物的生长高度对光伏方阵可能会产生阴影遮挡，需要【yào】根据电【diàn】站所处【chù】位置的【de】纬度【dù】对影子倍率【lǜ】进行计算。一【yī】般光伏方阵的前后间距是按照国【guó】标计算，冬至日【rì】上午的9时到下午【wǔ】的15时，方阵的前后【hòu】左右无阴影遮【zhē】挡【dǎng】计算的。，影子倍率是假设【shè】1米的【de】高度障碍物【wù】，在某一【yī】时刻的【de】南北【běi】方向的影子长度，不同的纬度影子【zǐ】倍率不【bú】同【tóng】，高【gāo】纬度地区，影子倍率较大，低【dī】纬【wěi】度地区，影子【zǐ】倍率较小【xiǎo】。对于在现【xiàn】有的光伏电站进行【háng】农业种植【zhí】活【huó】动，可参考附件【jiàn】的影子倍率计算【suàn】值。

假设【shè】某大棚【péng】拟安装在方阵【zhèn】与方阵之【zhī】间，大棚的横截面为半圆形，半圆形的最高点A离地【dì】面【miàn】的高度为H0，半圆形的中点【diǎn】位置【zhì】B的离地高度为H1，光伏【fú】方阵的离地高度【dù】为H2，大棚中心【xīn】位置【zhì】距离【lí】方阵最【zuì】佳【jiā】间距为D，大棚次高点位置【zhì】距离中心位置为【wéi】d，如【rú】图1和2所示,根据【jù】影子倍率，那【nà】么【me】大棚中心离方阵前排的间距D应【yīng】为：

D=Max((H0-H2)*影子【zǐ】倍率，(H1-H2)*影子倍率+d)，即取【qǔ】两者的最【zuì】大值，实际间距应预留运【yùn】维通道。影子倍率参考表1，原则上使用冬至日【rì】上午9时，但是受场【chǎng】地限制【zhì】的情况下【xià】，可【kě】采【cǎi】用冬【dōng】至日【rì】10时的影【yǐng】子倍率。

【算例】：

假设某项目地纬度31.88°，如图1所示，H0=2m，H1=1.73m，H2=1m，d=1m，冬至日【rì】上午9时影子倍率为2，那么(H0-H2)*影子倍率=(9-21)*2=2(m); (H1-H2)*影子倍【bèi】率【lǜ】=(1.9-21)*2+1=2.46(m)，则【zé】大棚的中【zhōng】心位置离方阵【zhèn】的【de】前排不【bú】宜小【xiǎo】于2.46米。

冬至日上午【wǔ】9时影子倍【bèi】率为1.63，那么(H0-H2)*影子【zǐ】倍率=(9-21)*1.63=1.63(m); (H1-H2)*影子倍【bèi】率=(1.9-21)*1.63+1=2.19(m)，则大棚的中心位置离方【fāng】阵的前【qián】排不宜小【xiǎo】于2.2米【mǐ】。假设光伏方阵【zhèn】的【de】安装【zhuāng】倾【qīng】角30度，则冬至日【rì】9时无【wú】遮挡的【de】最佳前后【hòu】间【jiān】距为6.15米左右，则【zé】大棚占据的【de】宽度为4米，则大棚前端距离前排方【fāng】阵可【kě】留出的空间在1米左右，大【dà】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【wén】讲述的是大棚形式的案例，那么对于在【zài】光伏支架间【jiān】隙【xì】种植农作物，为了【le】便于农【nóng】作【zuò】物【wù】种植及光伏电【diàn】站的维【wéi】护，光伏【fú】方阵的前【qián】后排间距一【yī】般来说不应小于6米，且【qiě】光伏组件的【de】下端距离【lí】地面的高度一般【bān】在【zài】1米到【dào】1.5米，假设某农作物【wù】最高点【diǎn】离地高度【dù】H0，光伏方阵【zhèn】的【de】离【lí】地高度为H2，如图3所示，那么农作物离方阵前排的【de】间距应为：(H0-H2)*影子倍率，其中影子【zǐ】倍率【lǜ】参【cān】考【kǎo】表4，原则上使【shǐ】用冬至【zhì】日上午9时，但【dàn】是受场地限制的情况下，可采用冬至【zhì】日【rì】10时的影子倍率【lǜ】。

当农作物【wù】高度小于【yú】方阵高度时，农【nóng】作物和方阵之间预留运维通【tōng】道【dào】即可，一般可【kě】预留0.5米-1米左右。若农作物高度不一致，宜【yí】以平【píng】均高度作为计【jì】算【suàn】依据，如现场方【fāng】阵的【de】高度低【dī】于0.5m时，应根据实际影子倍率【lǜ】，按照比例加大与组【zǔ】件的间隔【gé】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】发电与【yǔ】农业科【kē】技【jì】相结合，采用农【nóng】光互补，提高土地利【lì】用，增加了经济效【xiào】益，由于农【nóng】业大棚的【de】形式很多，文中仅【jǐn】列举了在日光大【dà】棚【péng】结构【gòu】及方阵之间直接种植两种【zhǒng】方式下，大棚【péng】和农作物对光伏阵【zhèn】列【liè】的【de】遮光【guāng】问题，使用影子倍率可【kě】简单计算离方阵的距离，给【gěi】农【nóng】光互补项目的建设可提供【gòng】一【yī】定的参考价值。