光伏农业大棚市场调查分析报告

1 目录1.背景介绍 22.光伏农业大棚介绍 . 23 建筑方案 43.1 类型一 43.2 类型二 54 光伏大棚温室系统可选配置 54.1 开窗系统（以达到通风降温的效果） 54.2 喷雾系统 64.3 生长系统 65 应用点 . 75.1 光伏发电效益 . 75.2 社会经济效益 . 75.2.1 分析一 75.2.2 分析二 85.2.3 分析三 86 风险分析 86.1 政府扶持政策变动 . 86.2.自然灾害的影响 . 87 现存问题 97.1 前期投入成本很高，农业企业或农民独自承担小起 . 97.2 薄膜光伏太阳能电地与农作物生产相结合关键技术不成熟 97.3 已建成的薄膜光太阳能农业大棚多为示范工程，与农业生产结合不紧密 . 97.4 配套设施不完善及运营保障技术不到位，导致实际应用效果不理想 97.5 太阳能发电量与农业生产用电量不相匹配．与当地电网并网存在较人困难 . 107.6 国家补贴比例不高．影响大规模的推广应用 . 1077 薄膜光伏太阳能大棚结构承重要求严格和现有农业大棚改造成本高 . 108 应用实例． . 10目前我还薄膜光伏太能大棚应用情况 . 10山东寿光光伏大棚 11山东寿光光伏大棚 11山东寿光光伏大棚 122 9 总结 12光伏农业大棚1.背景介绍1.1 能源匮乏我国的能源构以煤为主，是世界上最大自勺堞炭消费国，相对于巨大的人口基数，面临的能源资源形势十分严峻。1.2 环境污染矿产资源能源等非可再生能游的生产和消费．对环境造成了极大的破坏和污染，节能减排形势严峻。1.3 电力紧缺农业大棚地理位置以农村，郊区为主，电力等能源非常短缺，传统电网以到达这些地区。1.4 国家政策能问題．农业问题趣来趣受到国家重视及相应的政筻斜。 太阳能光伏产业 “ 十二五 ” 发展规划已将太阳能光伏生态大棚电站的模式划定为 BIPV（光伏建筑一体化）示范項目，享受国家财政补贴2.光伏农业大棚介绍光伏是将太阳光辐能直接转换为电能的新型发点系统。太棚的料“升温．保温 “一向是搅扰农户的重点问題。 ”光伏农业大棚 ” ，有解决这一难题．由干夏季的高温，在 6 一 9 月份众多品类的蔬菜无法正常成长，而 “ 光伏农业大棚 “ 如同在农业大棚外表补了一个分光计，可隔红外线，禁止过多的热量进入大棚；在冬季和黑夜的时候，则能禁止大棚内的红外波段的向外辐射，降低晚上温度下跌的速度。起到保温的作用。 “ 光伏农业大棚 能供给农业大棚内照明等所需电力，剩余的电还能并网在 “ 光伏农大棚 “离网体系中，可与 LED 体系相调配，白天发电保障植物的成长，黑夜 LED 体系可应用白天发的电，给植物供给光照。太阳光入射到地球表面包括紫外线、可见光及红外线紫外线占 7％（改变植物物质结构，具有破坏性）3 可见光占 71％（提供照明、供植物光合作用〕红外线占 22％（产生热能〕， 300 nm 360nm 440 nrn 660 nm 8 80nm400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 入（ nm 非品硅单结薄膜透光组件光谱透过率蓝光区域 被长为 435-490nm 透光率较低 光电转化促进蛋白质与非碳水化合物的积累红光区域 波长为 610-640nm 透光率很高 光合作用碳水化合物的合成延迟短日照植物的发育黄绿光域 波长为 5105的 nm 透光率较低 光电转化红外线域 波长为 780-2400nm 透光率比较高 热效应 蒸腾作用和雏持植株体温太阳咒谱在 280-315nm 时，对植物形态与生理过程的影响极小，太阳光谱在 315-400nm 时，植物对叶绿素吸收减少，影叫光周期效应，阻止植物茎佴长；作 合 作 示 意4 太阳光谱在 400-520mn{ 蓝光 }时，植物对叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大太阳光谱在 520 一 610 时，植物对色素的吸收率不高．太阳光的在 610- 720nm （红光）时，植物对叶绿素吸收率低，对光合作用与光周期效应有显著影响太阳咒谱在 720-1000 nm 时，吸收率低，刺激细胞延长，影响开花与种了发芽太阳光谱大于 1000nm 时，太阳能将转换成为热量．（以上数具有普遍代表性，具体到某品种可能有差异小结因此太阳光谱在 400-520nm （蓝光〕和太阳光谱在 610-720nm （红光〕这两个区间最有利于植物生长，为了增加植物所需要的光谱．可以采用两种方式屋顶薄膜太阳能电池板和普通透明白玻间隔排列；采用 LED 灯补充植物需要的光谱，达到植物生长的光环境．同时，非晶硅太阳能组件发电需要的主要光谱为 600nm，对紫外线几乎不透过，能有效阻挡紫外线对植物的生长影响．发电的同时确保植物光合作用有效进行，并到有效的保温作用。3 建筑方案3.1 类型一南侧 发电组件和专用附框与钢骨架柔性连接北侧屋顶部位采用普通夹胶玻璃南北侧 立面采用锯化大板玻璃5 3.2 类型二顶棚 隐框单坡采光顶结构主钢结构 钢桁架形式前后钢结构立柱基础 钢筋凝土基础顶棚支撑结构 主次檩条方格布置形式4 光伏大棚温室系统可选配置4.1 开窗系统 （以达到通风降温的效果）例如，湿帘为一风机降温系统利水的蒸发降温原理实现降温目的．特制的湿帘能确保水均匀淋湿个降温湿布墻，当空气穿透湿帘介质时，与湿润介质表面进行水气交换实班对空气的加湿与降温6 4.2 喷雾系统对于温室不仅起灌溉作用，还可以起到降温，调节湿度，叶面施肥等作用。4.3 生长系统LED 植物生长所 400 一 520nm 一蓝色的光线以及 610-720nm 红色光线，对于光合作用最大520 一 0nm 一绿色的光线，被植物色素吸收的比率很低） 。通过改变电流可以使 LED 发出不同色的光， LED 还可以方便地通过化学修饰方法和调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光．如小电流时为红色的 LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色．叶绿素 a， b 的吸收峰选择蓝红 LED 灯，两种波长的光线，覆盖光合作用所需的波长范围，蓝色（ 470nm ）和红色（ 627nm ）的 LED 灯，可以提供植物所需的光线007 5 应用点5.1 光伏发电效益5.2 社会经济效益提高土地利用率可以在向阳面和背阴面根据不同的光照条件配置以对光照要求不同的植物；较高的大棚可以构建立体农业，借用 LED 进行补光，例如在育苗时，可以把育苗床上架等。在一定的土地空间上，光伏式农业大棚实现了农业作物经济和能源发电效益的 “ 双赢 “ 促进农民再就非可以解决一部分农民以及 40-60 农村留守人员的就业农业高效模化的示范作用温室大棚与屋顶技术相结合的光伏大棚，不仅可以保证棚内设施的正常运转，还可以储存雨水、雪水等循环利用，是集低碳、节能、环保、旅游于一身的新型高料技农业生态建设项目，这极大地促进了传统农业向工业化农业的发展，也对地区的农业发展起到了良好的示范作用。实现了农民 、企业、政府的“多赢”局面。观光旅游和生态农业一体化， “光伏生态大棚” 还可与旅游结合构建观光农业，与社区农产品需求结合，构建社区农场。与市民体验结合构建开心农场等集高效种植．农业科普。休闲观光于一体的型农业项目经济效益分析；目前我国政策为金太阳工程补贴约 11 元 /w ，光建一体化补贴 7． 5 元 /w ；农业清洁能源补贴上限 10 元/w ；分布式光伏电价标准 1 元 /kwh 太阳光伏产业 “ 十二五 ” 规划已将太阳能光伏生态大棚电站的模式划为光伏建筑一体化示范项目，享受国家财政补贴，根电费收入、 作物利润等，华盛绿能、保定天威、东方日升等进军光大棚的公司给出的结论是 6-8 年收回成本。光伏大棚的经济效益主要由光伏发电并网补贴和农作物经济效益构成。一般农业蔬菜大棚造价不超过 100 元／平方米，而光伏农业大棚的造价目前大概为每亩 15 万元。5.2.1 分析一利用加拿大模拟软件 CREEN进行计算 50KW装机容量的发电量分析8 首年预计发电量 25 年预计总发电量 平均年发电量61081KWh 1400689KWh 56028kwh 总投资成本 个人需投资 补贴 上网电价 农作物收益 成本收期1550000 元 85 万元 14 元 /w 1 元 /kwh 8.4 万 6 年5.2.2 分析二建一个 100 米 10 米的标准太阳能光伏蔬菜大棚需投资 85 万元，但 5 年半即可收吓回全部投资，大棚寿命可长达 25 年以一个黄瓜大棚为例，一个大棚可产黄瓜 2.5 万公斤，按平均价每公斤 6元算．可 15 万元，光伏发电一年 10 万度，按国家政策收入 10 元．扣除相关成本后，一个棚年純收人可达 18 多万元， 5 年半时间足可收回全部投资。5.2.3 分析三以 1MW光伏大棚项目，占地面积为 10000m2为例序号 名称 单位 指标值1 投资成本 万元 /KW 1.5-1.7 2 年发电收益 万元 170 3 租金年收益 万元 / 亩 3 4 当地财政补贴 万元 / 亩 1.5 5 光伏建筑一体化补贴 元 /kw 7000 6 享受政府篮子工程补贴7 享受农业部资金补贴8 果蔬种植收入9 观光旅游门票、农家乐等收入6 风险分析6.1 政府扶持政策变动目前財政补贴政策的变化小会给公司生产经营业续带来很大的风险，但是对于光伏农业大棚，若补贴政发生变动，将对企业的经营成果产生不利影响。6.2.自然灾害的影响台风、洪水等突发性灾害．地面沉降、 。土地沙湞化、干旱等在较长时间中才能逐渐显现的渐变有害都是影响光伏大棚正常作物生长的风险因素9 7 现存问题由于薄膜光伏太阳能农业大棚模式在我国才刚刚启动，而且多为示范区，太阳能裝机容量普遍较小 , 目前并没有大规模推广，还存在诸如前过投入成本较高、太阳能发电与农作物生产相结合关键技术不成熟．运营保障技术不到位以及国家扶持资金比例不高等问题。具体体现为；7.1 前期投入成本很高，农业企业或农民独自承担小起自前，我国的非晶体硅薄膜光伏太阳能电池生产线大部分引自国外，国内企业并不掌握太阳能电池制造的核心技术，加之近年来原材料价格步步攀升，导致我国的太阳能电池生产成较高。据调查，一块非晶体硅薄膜太阳能电池板（长 1.4 米，宽 1.1 米）的内销价格为 1000 元人民币或 I 瓦 6元人民币．如果一亩设施农业大棚顶的 2/3 面积安装太阳能电池板（太阳能装机容量 50 千瓦） ，仅太阳能电池板至少需 30 元人民币，如果再如一上安装费、控制器．变电器、配电箱以及蓄电池等，可能要高达 50 万元，整个薄膜光伏太阳能农业大棚的温室类型，内有加温、降温和通风设施；的总投入大概需要近 100 万元。从表 1 可知，目前我国在建的或已建成的薄膜太阳能示范大棚均全部由当地政府直接投愦，规模较大的才有企业资金参与。因此，如果没有政府资金的投入，完全由企业或个人承担。负担压力较大，不利于大面积设施农业大枷上的应用。7.2 薄膜光伏太阳能电地与农作物生产相结合关键技术不成熟传统的太阳能电池是晶硅电池且不透光．近年来快速发展的是薄膜非品硅太阳能电池，这种太阳能电池的最大优点是可以透光，而且温度系数低，在阴天雨天和雾大也能发电，常年累计发电量比晶硅电池发电效率可提高 20 左右据调查，这种薄膜太阳能电池的最大吸收波峰在 400-600nm ，而植物进行光合作用的有效光谱为 440nm 的蓝光和 660nm 的红光区，在理论上薄膜太阳能电池的最太吸收波峰与植物光合作用的吸收波峰并不冲突，可以通过薄膜分光技术将植物吸收的光透太阳能电池板供植物进行光合作用，其它的光用来发电，目前将这种技术应用在设施农业大棚上，是否能完全不影响植物的正常生长还缺乏朴应的前期实验研究，而且如何将分技术与太阳能电池更科学地结合起来，也是一个新的课题，现在研究的很少，都在探索之中．7.3 已建成的薄膜光太阳能农业大棚多为示范工程，与农业生产结合不紧密薄膜光伏太阳能农业大棚虽然在我国多个省份大大小小的已建成了 20 多个但多是概念性的示范性工程 “ 通过到山东、江西等地的示范点调研，发現建成的薄膜光佳太阳能农业大棚头多均没有充分利用．棚内种植农作物很少．甚至只是一个能利用太阳能发电的大棚，棚内并没有任何农作物 当前，薄謨光伏太阳能农业大棚作为一新生事物，仅是概念的展示，并没有和实际农业生产紧密结合，没有起到既能利用太阳发电，又能进行农作物生产一举两得的双赢效果，7.4 配套设施不完善及运营保障技术不到位，导致实际应用效果不理想由于目前大部分的薄膜光伏太阳能农业大棚仅是示范，所以棚内并没有相应的农业生产设施如降温和加温设施，我国大部分地区些四季分明夏大温度普遍很高，冬季温度又很低，如果建成的薄膜光伏太阳能农业大棚内没有相应的降温和加湿设施，在炎热和寒冷的季节也很难保证能进行农作物的正常生产．而且大部分农业企业和农民种植者的不掌握太阳能电池的目常维护和保养技术，很多太阳能电池工企业在建成大橢后并没有后续的运营保障技术服务，一旦太阳能电池出现问題就很难保证能正常运行，因此己建成的大部分薄膜光伏太阳能人存在应用效果不理想的状况 “10 7.5 太阳能发电量与农业生产用电量不相匹配．与当地电网并网存在较人困难薄膜光伏太阳能大棚能利用太阳能发电，发的电也能到棚内农作物相应生产施上如降温和升温设施，但发电量与用电量并不匹配．比如在炎热的夏季和寒冷的冬天，太阳能发的电量远达不到农业生产用的电量，相反如果是在一般的天气，太阳发的电量就会超过农生产用电，就会有多余的发电量。解决的办法就是与当地电网并网，但目前与当地电网并网存在成本高，并网要求条件苛刻等问题 “7.6 国家补贴比例不高．影响大规模的推广应用建设一个较小模的薄膿光伏太阳能大棚也要几十万元，规模较大者可能要几百万元， ，甚至上亿元。目前我国为了促进太阳能光伏产业的发展而开展的 “ 金太阳示范工 ” 补貼比例最高为 50 ，这一比例应用在设施农业大棚依然存在投入成本太高，企业和个人承担的风险大，因此影响了薄膜光俅太阳能大棚大规模的推广应用。77 薄膜光伏太阳能大棚结构承重要求严格和现有农业大棚改造成本高因薄膜太阳能电池普遍采用双玻封装的方式．组件厚度为 6-7m ，而常规光伏大棚所用保温取璃厚度为 4nm ，两者厚度相差 2-3nm ，原有的农业大棚结构承重不能满足光伏组件的承重要求，需要对原有农业大棚结构进行改造和升级，这也导致薄膜光伏太阳能大棚的总体投入增加，限制了薄膜光俅太阳能大棚的大范围使用。8 应用实例．目前我还薄膜光伏太能大棚应用情况建设地点 建设规模 建设企业 投资规模人民币投构构成 运行状态山东寿光 I 亩 17 干瓦 河北保定天威保变电气股份有限公司 40 万元 政府投资 建成，能发电山乐寿光 100 亩 700千瓦山东潍坊华天新能源集团公司不详 政府投资 在建河北承德 10 万亩 120兆机 河北卡能光伏科技有限公司 30 亿 政府和企业资 项目 签约， 在建江西上饶20 亩 100千机台湾光宝绿色股份有限公司 500 万元 政为投资建 成 ， 能 发电，汀西鹰潭10 亩千瓦 台湾光宝绿色能源股份有限公司 350 万元 政为投资建成 ，已并 网发电江苏常州和泰州30 亩 100千瓦宁波金太阳光伏科技有公司不详政为投资 在建11 海南三亚 50 亩 200千瓦不详政为投资 部 分 建 成 发电，部分在建江苏南京 200 亩千瓦 鸿达温室 不详 政府和企业资前就 1 0 亩已建成发辽宁大连 0.5 亩 2 千瓦 北京中锦阳科有限公司不详政府投资 建成湖北武汉 3000 亩 2.1兆瓦 武汉广源太阳能科技有限公司 5.3 亿元 政府和企业投 审批 完成． 在建青海乐都20 亩 200千瓦 福建均石能源集团 不详 政府投资已建 成发电 ，应用施农牧业宁夏中卫5 亩 4 千瓦 中国恩菲工程技术公司 不详 政府投资 已建成发电广西贺州1000 亩 4兆瓦中国科学院 “ 霞光工程“ 2 亿元政府和企业投资 在建山东寿光光伏大棚山东寿光光伏大棚12 山东寿光光伏大棚南京汤泉农场太阳能光伏发电站基地外景9 总结生态农业光伏大棚项目是利用农业大棚棚顶进行太阳能发电，棚内发展高效生态农业的综合系统工程。高效的生态光伏农业大棚项目不额外占用耕地，实现原有土地增值，农业光伏项目将生态13 农业、绿色发电结合，最大限度利用资源，在获取高效农业、绿色发电经济效益的同时，实现节能减排的社会效益。