光伏农业中电站光资源分布研究

三、农光互补不同模式光资源分析

3.1 模式1光伏电站与农业的简单结合

光伏和农业的简单结合，是在光伏阵列间距中，种植农作物，两者结构上是独立的，在空间布局上相互结合，选择种植低矮的农作物，或者提高光伏组件高度，保证种植的农作物的高度低于光伏阵列，避免影响光伏发电。

光伏电站建设方案：

常规设计的大型地面光伏电站常采用光伏组件竖向双排布置。该地建设的光伏电站可采用260Wp的光伏组件竖向双排2X22安装在一个支架单元上设计，22块光伏组件串联为一个组串。1MW光伏电站，配置两台500kW逆变器和1台1000KVA的就地变压器。每台逆变器接入96串光伏组串共549.12kWp。通过PVsyst进行模拟，宿州地区的光伏组件最佳角度为27度。

方阵倾角确定后，要注意南北向前后方阵间要留出合理的间距，以免前后出现阴影遮挡，前后排间距为：冬至日(一年当中物体在太阳下阴影长度最长的一天)上午9：00到下午3：00(真太阳时)，光伏组件之间南北方向无阴影遮挡。固定方阵安装好后倾角不再调整。《光伏发电站设计规范》中给出平整场地光伏阵列不被遮挡的阵列中心间距公式：

式中：L为阵列斜面长度，θ为组件倾角，Φ为项目所在地纬度。光伏阵列中心间距为阵列斜面投影D1与间距D2之和。阵列间距示意图如图3。

图3光伏阵列间距示意图

根据光伏阵列南北阵列中心间距计算公式，计算得中心间距D=6.12米，本工程选用光伏阵列南北中心间距为7米。组件下端距离地面高度为1米(不考虑农业种植的，一般大型地面光伏电站中，组件下端距离地面高度为0.3—0.5米)。

组件倾斜面上辐射量为：

表3组件倾斜面上辐射量

对光伏阵列之间农业种植区的光资源分布，利用PVsyst建模，将光伏阵列下方和阵列之间的区域，模型的第三排和第四排阵列中间区域(黄绿色中间区域)，按照1米一个宽度、0.5米一级高度划分网格，模拟阵列之间不同高度的、位置的光资源，通过分析，全年的光资源立体分布图如下：

图4 PVsyst内光伏阵列建模

图5 光伏阵列间年辐射量立体分布图

上图为光伏阵列种植区内的全年的光资源立体分布图，图中，A区——G区每区的宽度为1米。由图5中可以看到，光伏阵列之间的区域光资源最好，光伏组件的下方光资源较差。光伏阵列区的光资源分配与空间高度也有关系，从上图中，我们可以看到，随着高度的增加，光伏组件下方的光资源在减少，而阵列之间的光资源在呈上升趋势，达到80%左右。

各区域地面光资源占全年光资源的百分比如下：

表4各个分区的地面月辐射量

给出了各个分区一年内各个月份的光资源分析。由于光伏电站无遮挡规定的时间为当地真太阳时冬至日9：00—15：00之间，因此冬季农作物的高度要低于前排组件上端到后排组件下端两者之间的连线。这一连线，也就是农业大棚棚顶的设计依据。

图5和表4中的数据是农光互补光伏电站中的时间、空间光资源分布数据。常规光伏电站中的时间、空间光资源数据模拟、分析方法，也是光伏大棚、光伏温室等其他各种类型农光互补光伏电站光资源分布分析的基础。

由于篇幅所限，本文无法对各种农光互补类型展开更多的讨论，以及更加深入的分析光资源分布情况、阴影遮挡情况，后续文章扩展农光互补类型和补充更多的光资源分析。欢迎业界朋友继续关注下篇文章内容，同时欢迎业界朋友一起探讨研究。