光伏创意：一种新型的与作物生产相协调的垂直光伏系统

发布时间：来源:袁立莎(网上资料整理）

光伏园网站发布的文章及资讯信息仅用于知识传播之目的，如有侵权请联系微信pvyuan2，欢迎投稿。

推荐阅读：

最新招投标信息

2023-03-16 23:07:31

原文作者：RYAN KENNEDY 整理：袁立莎，版权归原文作者所有全球越来越多地采用和研究带有垂直太阳能电池板的农业光伏装置。农业光伏是一种将太阳能设施与农田共置的做法，在全球范围内越来越多地被采用，作为引入分布式清洁能源同时又不影响土地使用的一种方式。俄勒冈州立大学的研究发现，太阳能和农业共置可以提供美国总发电量的 20%。研究人员表示，大规模安装农用光伏可每年减少 330,000 吨二氧化碳排放，同时对作物产量的影响“微乎其微”。该论文发现，如果农业光伏发电要满足美国 20% 的发电量，则需要马里兰州那么大的面积。这大约是 13,000 平方英里，或当前美国农田的 1%。在全球范围内，如果转换为太阳能光伏，估计 1% 的农田可以满足世界的能源需求。有许多不同的方法可以安装农业光伏阵列。一种常见的方法是抬高阵列，为农业设备或牲畜在下方自由移动留出空间。另一种趋势设计是将光伏阵列垂直放置，在阵列行之间留出广阔的开放空间。美国在加利福尼亚州萨默塞特，德国设计的 Sunzaun 垂直太阳能电池板安装在葡萄园中。安装人员 Sunstall开发了该设施，该设施由连接到微型逆变器和两个电池的 43 450 W 模块组成。简约的设计使用模块框架中的孔来简单地连接两根桩，无需重型支架系统。双面太阳能模块在垂直定向阵列的两侧产生能量。在采用横向设计的传统系统中，用于将面板安装到支架系统上的导轨通常被切割以适合预期的面板尺寸。如果面板的尺寸在所有其他组件采购完成后发生变化，则项目可能会面临延误，同时重新设计导轨以适应更新后的面板尺寸。Sunzaun 的设计允许通过调整桩之间的距离来轻松适应面板尺寸的变化。如果需要，还可以调整面板离地面的高度。德国莱比锡应用科技大学的科学家研究了在德国能源市场大规模部署垂直西-东朝向光伏系统的潜在影响。他们发现，与传统的地面光伏电站相比，此类装置可以对稳定国家电网产生有益影响，同时允许与农业活动进行更大程度的整合。科学家们发现，垂直光伏系统可以将太阳能发电量转化为更高电力需求的小时数和冬季月份更多的电力供应，从而减少太阳能弃电。“如果将 1 TW 充电和放电功率和 1 TWh 容量的电力存储集成到能源系统模型中，则效果将降低为 CO2 减排高达 2.1 Mt/a，70% 垂直东西向和 30% 倾斜朝南模块，”他们说。“最后，虽然对于某些人来说实现 70% 的垂直发电厂率似乎不现实，但即使是更低的比率也会产生有益的影响。” 日本在日本，德国组件制造商 Luxor Solar 的子公司 Luxor Solar KK在 Eco Rice Niigata 拥有的一家大米加工厂的停车场建造了一个 8.3 kW 的垂直光伏系统。“汽车将停放在垂直支架系统之间，这个系统的目标是展示冬季的耐用性，以及由于雪的反射而产生的额外能量。另一方面，新泻以高雪负荷区而闻名，冬季积雪高达 2-3 米。”南向系统采用 Luxor Solar 自己的异质结太阳能组件，以及来自德国垂直光伏专家 Next2Sun 的安装系统和来自日本欧姆龙的逆变器。垂直阵列将为系统旁边的大米加工厂供电。长冈市为该项目提供了 200 万日元（14,390 美元）的支持。“垂直安装仅占用农田的最小空间，同时保持超过 85% 的光照到达作物，确保太阳能和农业的最佳平衡，这在日本至关重要，”他说。“这使我们能够在小麦、土豆或水稻等实用作物农田上大规模建立农业光伏系统。”法国在法国，TotalEnergies 和农用光伏专家 InVivo 委托了一个 111 kW 的立式农用光伏演示器。TotalEnergies 表示，试点设施将调查太阳能电池板对农业产量的影响，以及该地点的生物多样性、碳储存和水质。TotalEnergies Renouvelables France 董事总经理蒂埃里·穆勒 (Thierry Muller) 表示：“我们相信，绿色电力、沼气和农业生产之间的协同作用是确保我们的能源独立和粮食独立的答案之一。”瑞典瑞典 Mälardalen 大学的科学家开发了一种计算流体动力学 (CFD) 模型，该模型有助于分析垂直光伏项目中的微气候。CFD 模拟用于求解关于固体和气体流经和围绕物体流动的复杂方程，可用于分析农业光伏系统内的微气候。“农业光伏 (AV) 系统模型将频繁用于新的 AV 系统设计和决策制定，因为您可以分析/预测取决于位置和 AV 系统解决方案的微气候变化”。该研究观察到，在垂直光伏组件遮蔽的地面区域，太阳辐射强度降低了 38%。五项原则美国国家可再生能源实验室提出了五项成功农用发电的原则，其中包括：o气候、土壤和环境条件——一个地点的环境条件必须适合太阳能发电和所需的作物或地被植物。o配置、太阳能技术和设计——太阳能技术的选择、场地布局和其他基础设施会影响一切，从到达太阳能电池板的光量到拖拉机是否可以在需要时在面板下方行驶。“该基础设施将在未来 25 年内建成，因此您需要根据您的计划使用它。它将决定该项目是否成功，”致力于 InSPIRE 的 NREL 研究员 James McCall 说。o作物选择和栽培方法、种子和植被设计以及管理方法——农业光伏项目应选择能够在当地气候下在面板下茁壮成长并且在当地市场有利可图的作物或地被植物。o兼容性和灵活性——农业光伏的设计应满足太阳能所有者、太阳能运营商和农民或土地所有者的竞争需求，以实现高效的农业活动。o协作和伙伴关系——任何项目要取得成功，团队之间的沟通和理解都是至关重要的。