“农地种电”型光伏电站可种植区域光温环境参数研究

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1、“农地种电”型光伏电站可种植区域光温环境参数研究【摘要】海南的太阳能资源丰富，光伏发电与农业结合成为新的发展模式。试验以“农地种电”“一地两用”型光伏电站为研究对象，分析光伏组件下部及间隔处的光温环境。结果表明：光伏组件下部的光照度受天气影响较小，在垂直高度上光照度呈下高上低的规律；反之，光伏组件间隔处的光照度受外界影响明敁，在垂直高度上呈现下低上高的规律；在水平方向上，光伏组件上檐口与间隔处的光照度高，光伏组件中部至下檐门的光照度低；在不同天气条件下的6h(10:00〜16:00)光照度平均值可以分为3组区域，光照度最小值分别为4000、7500、21000

2、lx；光伏组件的遮阳作用具有一定的降温效果。南?碛蟹岣坏奶？阳能资源，全岛年日照时数达到1750〜2550h，光照率为50%〜60%，太阳总輻照量5100〜63⑻MJ/m2,热带海洋气候带来的阵雨可经常清洗光伏电池板并为电池板降温，保证稳定的光伏发电效率，降低维护成木［1］。在海南发展太阳能光伏发电具有得天独厚的自然优势，但是光伏发电需要大量的土地资源，成为海南发展光伏发电的制约因素。鉴于此，海南的部分光伏电站引入了“农地种电”“一地两用”的建设方式，寻找将农业种植和光伏发电有机结合的方式。光伏和农业结合是近几年光伏发电领域的一个重要方向，目前，各地均出现了以

3、光伏发电和农业人棚结合的探索和实践［2-8］。赵雪［9］等研究了光伏日光温室夏季光环境及其对番茄生长的影响，结果显示光伏日光温室内非晶硅电池组件有助于夏季降温，同时其室内光环境可满足番茄的生长。“农地种电”型光伏电站主要是提升光伏组件的安装高度，以此在光伏组件的下部获得农业种植可操作的空间和区域，也能在一定程度上改善光伏组件下部的光环境参数，为农业种植提供可操作的可能。上部发电，下部种植，发电与种植均需要光照资源，寻找光照资源的合理分配方式，是实现发电和农业种植两不误的高效、立体土地利用模式的关键。目前该类型光伏电站在海南缺乏相关的实测研究，因此亟需研究相关的

4、环境因子，检测光伏组件下部种植区域是否能够满足种植的基本要求。本文通过对“农地种电”型光伏电站进行相关环境参数测试，分析其空间分布规律，为该类型光伏电站的农业种植规划提供理论基础，同时也为其他进行该类型光伏电站建设或改进的机构提供参考。材料与方法试验于2013年7月20日〜25H对位于海南省东方市(北纬19°08'，东经108°52')某供试的“农地种电”型光伏电站进行了相关的实地测试，对“农地种电”型光伏电站光伏组件下部的光照度变化情况进行了连续的观测。该光伏电站规划装机容量为50丽p,总占地诎积约2000亩(133.3hm2)。光伏组件单排水平投影宽度为3

5、.8m，间距为1.35m，光伏组件的倾角为15°，下坡檐的净空高度为2m,上坡檐的净空高度为2.9m，支撑光伏组件支架的高度与传统的光伏电站相比有所提高。试验选取整个电站东部已建成的区域进行测试，光伏电站尺寸参数及测试点布置如图1所示。在光伏组件正下方布置a、b、c三个点，光伏组件间隔区域布置d、e、f三个点。每个测试点在垂直方向上分别在20、50、80、110、150cm的5个高度上布置测试点。光伏组件为南北布置，东西走向，a测试点位于测试区域的南侧（S），f测试点位于测试区域的北侧（N）o采用德国德图（Testo-545）照度计每小时观测1次各测试点的光照

6、度。光照度测试点间距为900mm，根据预试验测试温度在这样的间距中无差值（仪器分辨率0.1°C）或差值仅为0.1°C。考虑到仪器精度和较小差值对要研究内容无影响，木试验仅对光伏组件下面中部的b点与间距处中部的e点不同高度处的温湿度进行了测试。采用日本TANDD（TR-51S）自动温湿度记录仪采集和记录测试点b、e（50?110cm高处）温湿度。选取位于测试的光伏组件旁10in处无遮挡的空地测试光伏组件以外的光照度和温湿度。测试时间段均为8:00〜18:00。结果与讨论光照度★不同天气情况下各测试点光照度分布情况对试验期间空地处测得光伏组件以外10h平均光照度范

7、围对天气情况进行分类，选取晴间多云（平均光照度47995lx）、阴间晴（平均光照度39369lx）、晴转阴（平均光照度31915lx）、阴间小雨（平均光照度27212lx）等4种天气情况对各测试点6h累计的平均光照度进行分析（图2）。a、b、c、f测试点的平均光照度受外界条件影响较小，a、b点的平均光照度在5000lx左右，c、f点的平均光照度在8000lx左右，a、b、c、f测试点的平均光照度均随高度的增加减少；室外光照强度以及高度对d、e点的平均光照度影响明显，除阴间小雨天气以及阴间晴天气条件下20cm及50cm高度外，d、e点的平均光照度均能达到20⑻0

8、lx以上。把不同天气条件下每个测试点不