大家好！今天让小编来大家介绍下关于光伏农场技术_农业光伏or光伏农业(下)——渔光互补的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
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1.光伏发电系统由哪些部分构成？其作用分别是什么2.农业光伏or光伏农业(下)——渔光互补
光伏发电系统由哪些部分构成？其作用分别是什么
离网型光伏发电系统组成：
典型的光伏发电系统主要由光伏阵列、充放电控制器、储能装备或逆变器、负载等组成。其构成如图所示。
光照射到光伏阵列上，光能转变成电能，光伏阵列的输出电流由于受环境影响，因此是不稳定的，需要经过DC-DC转换器将其转变成稳定的电流后，才能加载到蓄电池上，对蓄电池充电，蓄电池再对负载供电。如果是并网售电，则不需要蓄电池，而是通过并网逆变器，将直流电流转换成交流电流，并到电网上进行出售。也就是说，离网型光伏发电系统必须使用到蓄电池储能，而并网型则不一定需要。
控制系统对光伏阵列的输出电压和电流进行实时采样，判断光伏发电系统是否工作在最大功率点上，然后根据跟踪算法，改变PWM信号的占空比，进而控制光伏阵列的输出电压使其工作点向最大功率点逼近。在蓄电池过充过放控制模块中，当蓄电池电压充电或放电到一定的设定值后，就会自动关闭或打开。
光伏阵列组件
光伏发电系统利用以光电效应原理制成的光伏阵列组件将太阳能直接转换为电能。光伏电池单体是用于光电转换的最小单元，一个单体产生的电压大约为0.45V，工作电流约为20~25mA/cm2，将光伏电池单体进行串、并联封装后，就成了光伏电池阵列组件。
当受到光线照射的太阳能电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳能电池的工作情况可以用下图所示的太阳能电池负载特性曲线来表示。它表明在确定的日照强度和温度下，光伏电池的输出电压和输出电流以及输出功率之间的关系，简称I-V特性和P-V特性。从图中可以看出，光伏发电系统的特性曲线具有强烈的非线性，既非恒压源也非恒流源。从其P-V特性曲线可以看出，在日照强度一定的前提下，其输出功率近似于一个开口向下的抛物线。该抛物线顶点对应的功率即为该日照强度下的P-V曲线的最大功率点，对应的电压称为最大功率点电压。为了提高光伏发电系统的转化效率，就必须使系统保持运行在P-V曲线最大功率点附近。
光伏电池阵列的几个重要技术参数：
1）短路电流（Isc）：在给定日照强度和温度下的最大输出电流。
2）开路电压（Voc）：在给定日照强度和温度下的最大输出电压。
3）最大功率点电流（Im）：在给定日照强度和温度下相应于最大功率点的电流。
4）最大功率点电压（Um）：在给定日照和温度下相应于最大功率点的电压。
5）最大功率点功率（Pm）：在给定日照和温度下太阳能电池阵列可能输出的最大功率。
DC-DC转换器
光伏电池板发出的电能是随着天气、温度、负载等变化而不断变化的直流电能，其发出的电能的质量和性能很差，很难直接供给负载使用。需要使用电力电子器件构成的转换器，也就是DC-DC转换器，将该电能进行适当的控制和变换，变成适合负载使用的电能供给负载或者电网。电力电子转换器的基本作用是把一个固定的电能转换成另一种形式的电能进行输出，从而满足不同负载的要求。它是光伏发电系统的关键组成成分，一般具备有几种功能：最大功率点追踪、蓄电池充电、PID自动控制、直流电的升压或降压以及逆变。
DC-DC转换器输出电压和输入电压的关系通过控制开关的通断时间来实现的，这个控制信号可以由PWM信号来完成。主要工作原理是保持通断周期（T）不变，调节开关的导通持续时间来控制电压。D为PWM信号的占空比。
根据输入和输出的不同形式，可将电力电子转换器分为四类，即AC-DC转换器、DC-AC转换器、DC-DC转换器和AC-AC转换器。在离网型光伏发电系统中采用的是DC-DC转换器。
DC-DC转换器，其工作原理是通过调节控制开关，将一种持续的直流电压转换成另一种（固定或可调）的直流电压，其中二极管起续流的作用，LC电路用来滤波。DC-DC转换电路可以分为很多种，从工作方式的角度来看，可以分为：升压式、降压式、升降压式和库克式等。
降压式转换器（BuckConverter）是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流转换器；升降压式变换器（Buck-BoostConverter）转换电路的主要架构由PWM控制器与一个变压器或两个独立电感组合而成，可产生稳定的输出电压。当输入电压高于目标电压时，转换电路进行降压；当输入电压下降至低于目标电压时，系统可以调整工作周期，使转换电路进行升压动作；而升压式转换器（BoostConverter）是输出电压高于输入电压的单管不隔离直流转换器，所用的电力电子器件及元件和Buck转换器相同，两者的区别仅仅是电路拓扑结构不同。
蓄电池
在独立运行的光伏发电系统中，储能装置是必不可少的。现在可选的储能方法有很多，如电容器储能、飞轮储能、超导储能等，但是从方便、可靠、价格等综合因素来考虑，大多数大中型的光伏发电系统都使用了免维护式的铅酸蓄电池作为系统的储能装置。
但选用铅酸蓄电池也有不足之处，它比较昂贵，初期投资能够占到整个发电系统的1/4到1/2，而蓄电池又是整个系统中较薄弱的环节，因此如果管理不当，会使蓄电池提前失效，增加整个系统的运营成本。
光伏控制模块
光伏控制模块以单片机为控制中心，为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效地为蓄电池充电。并在它充电过程中减少蓄电池的损耗，尽量延长蓄电池的使用寿命，同时保护蓄电池免受过充电和过放电的危害。如果用户使用的是直流负载，通过太阳能控制器可以为负载提供稳定的直流电（由于受天气等外界因素的影响，太阳电池阵列发出的直流电的电压和电流不是很稳定），同时也通过控制传感器电路（光控、声控等）来实现全自动开关灯功能。
单片机的主要工作是将电流采集电路和电压采集电路采集到的电流、电压进行运算比较，然后通过MPPT算法来调节PWM的占空比D，使光伏阵列组件工作在最大功率点处。
离网型逆变器
住宅用的离网型光伏发电系统因为部分负载是交流负载，因此还需要离网型逆变器，把光伏组件发出的直流电变成交流电给交流负载使用。光伏离网型逆变器与光伏并网型逆变器在主电路结构上没有较大区别，主要区别在光伏并网型逆变器需要考虑并网后与电网的运行安全。也就是同频;同相;抗孤岛等控制特殊情况的能力。而光伏离网型逆变器就不需要考虑这些因数。
为了提高离网型光伏发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，逆变器的性能指标非常重要。
离网型光伏发电系统的应用：
离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。
农业光伏or光伏农业(下)——渔光互补
1、不破坏土地性质，节约资源。
光伏农业大棚发电组件安装在棚顶，不占用地面，不改变土地性质，光伏大棚可以直接在原来种植土地上直接建设，有利于现代化农业项目的开展。
2、可根据作物需要创造生长环境。
农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板，可根据不同作物的生长需求，进行采光及温度调节，实现反季种植及精品种植，还可以种植名贵苗木等附加值高的作物。
3、可满足农业用电需求，产生发电效益。
棚顶光伏发电可以满足农业大棚的温控、灌溉、照明补光等电力需求。如果实现规模化大棚生产，还可以将产生的多余电量销售给电网公司，实现收益。
农业光伏大棚有哪些优点
4、可发展观光科技农业。
光伏农业是新兴的科技农业，具有较高的观光价值。如果结合交通区位优势、生态环境优势，依托高价值的观赏作物种植及有机农产品生产采摘旅游等，可发展多种形式的观光、休闲和体验等旅游项目，形成特色化、规模化的光伏观光农业。
光伏农业是现代化农业与清洁能源紧密结合的产物。与传统农业相比，光伏农业更重视科技要素的投入，更加注重经营管理，对劳动者的素质有更高的要求。结合光伏农业，将农业活动、科技示范等元素融为一体，可极大地发挥产业集群效应，繁荣地区经济。
光伏产品知多少
1、太阳能杀虫灯
相比于传统农药，太阳能杀虫灯最大的好处是取代农药或少用农药，可保证食品安全。同时，市场上的此类产品已经具有时控、雨控、光控、全天候智能化管理等功能，除了普通电源产品外，有些高科技公司还开发出一体化野外太阳能照明杀虫灯、室内便携式照明杀虫杀蚊灯等产品，极大地方便了农民进行病虫害防治。
2、新型太阳能生态农业大棚
这种技术将太阳能光伏发电系统、光热系统及新型纳米仿生态转光膜技术综合嫁接到传统温室大棚上，达到增效增收的效果。
3、光伏养殖场
就是将现代清洁能源工程与传统养殖事业相结合，在养殖场屋顶建设光伏电站，用以改造和提升传统养殖业并提供绿色能源的一种全新尝试，同时其推广和普及也能在提升新能源利用水平方面起到积极作用。
农业光伏大棚有哪些优点
4、新型农村太阳能发电站
这是一种以村为单位分享光伏发电系统的创新型商业尝试，在每一个村庄建设一个光伏电站，服务“三农”。考虑到太阳能发电技术在新农村建设中具有较大的应用发展空间，未来这类产品将大有可为。
5、太阳能污水净化系统
现在，农村的环境污染日益严峻，污水是其中一大问题。太阳能污水净水系统在将太阳能转化成热能、电能后再有效地运用于污水处理工艺中，在这个过程中，基本没有二次污染和能耗转移。
6、农用太阳能小产品
如太阳能手电筒、太阳能马灯、太阳能充电器、太阳能照明灭蚊灯等。这些产品可为偏远的无电、缺电地区的农民提供极大的生活便利。
相对光伏大棚，渔光互补有一定的优势。首先，鱼塘、滩涂等地域基本不能种植作物、跟农业不产生冲突所以土地性质不敏感。其次，光伏大棚的光伏与植物争夺阳光资源，光伏直接影响植物生长的“大环境”。而渔光互补影响的是局部的“小环境”。第三，渔光互补的投资比农业大棚小，一个达到基本要求的连栋大棚投资约为400－500元每平方米。（不含光伏部分）而渔光互补项目，只有桩基部分投资相对地面电站较大。本文就渔光互补项目自身特点，简述渔光互补项目对环境的影响、经济可行性、以及技术方面的应该注意的问题。
1．光照对水产类的影响
结果表明：凡纳滨对虾在金卤灯照明的条件下生长最快，在日光灯的连续照明下生长最慢 ，在其他的光照条件下与黑暗对照的情况下其生长没有显著差异。其中，金卤灯照明条件下凡纳滨对虾的特定生长率比日光灯连续照明时要快55．89％。
但高功率白炽灯照明条件下凡纳滨对虾的生长速度稍快于剩余各处理。低功率白炽灯照明条件下凡纳滨对虾的特定生长率略低于黑暗对照，即使延长光照时间也未见显著的改善。在具昼夜节律日光灯照明条件下凡纳滨对虾的特定生长率稍高于黑暗对照，但延长日光灯照明的时间反而显著降低了凡纳滨对虾的生长速度。出现上述情况可能与作为光源的各种灯具的光谱范围、光色、光强等属性有关。日光灯的光谱通常包含有紫外线的成份，可能是对虾生长较慢的原因之一。金卤灯的光谱含有较多近红外线成份，更接近于太阳光线，这可能是金卤灯更适宜于生物生长的原因。
光伏影响光照，但是光照对水产品的影响远比对绿色植物的小。主要原因是水产生物的自主性高于植物，鱼虾可以自主的迁移到光照较好的地方。综上我们可以得出推论，光伏对水产品是有影响的，但影响有限。
2 农光、渔光互补对比
农光互补项目受到大棚结构的影响占地面积相对变化较大，江苏宿迁地区连栋大棚使用普通组件1MW面积约为20亩。如果使用透光双玻组件或者透光薄膜组件，1MW占地面积可以达到38－40亩。
在同样的地区鱼塘占地面积相对较小，靠宿迁较近盐城地区的渔光项目1MW占地面积约为17亩。除了桩基高于普通的地面电站，其他设计要素和地面电站没有差别。
渔光项目安装在水面上，对桩基有特殊的要求。一般会依据《10G409预应力混凝土管桩》图册进行设计。要求施工过程中以标高控制为准，要求底部桩端全截面进入池塘底不小于3m． 上部桩端高出设计洪水位不小于0．4m。
鱼塘越深桩基的成本越高，例如鱼塘水深3米，桩基高度至少需要6．4米。边长300mm的方形桩基含人工大约每米100元，直径300mm的空心圆桩大约70元每米。支架跟地面电站使用的没有太大差异。
根据下图所示，1MW单元需要740根左右桩基。支架部分使用Q235b钢材按照0．4元／w的市场均价计算。1MW渔光项目的桩基＋支架成本大致约84万（6米桩基）。按照连栋大棚1MW占地20亩，每平米400元计算。（含：浮法玻璃、遮阳帘、通风系统、加湿系统等）成本约532万。即使用最简易形式连栋大棚成本也在250万左右。
按照10MW的容量进行财务建模。假设不含支架与桩基其他设备的成本相同并按照6．5元／W计算；太阳能年均日照小时取1400h；系统效率相同取75％。
渔光项目支架与桩基项目成本换算为0．8元／W；农光项目支架与桩基成本换算为2．5元／W；系统运维费用100万／年；银行贷款利率6％；电价1元／kwh。
同时江苏省地区农业用地租金600－1000元／亩／年；鱼塘租金800－1200亩／年。差距约200元／亩／年，25年土地使用费用差距很小。
财务评价指标汇总表（渔光项目）
4．3 金属支架和接地网
江苏、山东、浙江等分布着大量面积不等的盐田，利用地下卤水进行“井滩晒盐”高盐分的土壤对金属有强腐蚀性。盐田场地水质对混凝土结构具有强腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具有强腐蚀性。地下水水位以上的场地土壤对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋及具有强腐蚀性。
在支架系统的选择上应采取：预应力混凝土管桩采用抗硫酸盐硅酸盐水泥、掺入抗硫酸盐的外加剂、掺入钢筋阻锈剂、掺入矿物掺和料，表面涂刷防腐蚀涂层35mm。
常规光伏电站接地材料首选镀锌扁钢。但厂址为盐场或者强腐蚀地区时，需选择钢镀铜材料。 钢材不存在点蚀，属于缓慢的均匀腐蚀，铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢的1／5，铜的年腐蚀率约为0．02mm／年，纯铜接地装置的寿命可达50年，钢镀铜接地装置的实际寿命可达25－30年。
结论： 渔光项目在经济上优于农光项目，但是选址复杂，应仔细选择项目。
潮湿环境是电子设备最大的不利因素，应该选择防护等级高的设备。
作者：张喆
