光伏农业大棚案例分析

光伏农业大棚一、背景介绍1、 能源匮乏： 我国的能源结构以煤为主， 是世界上最大的煤炭消费国，相对于巨大的人口基数，面临的能源资源形势十分严峻。2、 环境污染： 矿产资源能源等非可再生能源的生产和消费， 对环境造成了极大的破坏和污染，节能减排形势严峻。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，传统电网难以到达这些地区。4、 国家政策： 能源问题， 农业问题越来越受到国家重视及相应的政策倾斜。 《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） 示范项目，享受国家财政补贴。二、 .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”促进农民再就业 ： 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规模化的示范作用 ：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科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、 休闲观光于一体的新型农业项目三、经济效益分析目前我国政策为金太阳工程补贴：约 11元 /W光伏建筑一体化补贴： 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《太阳能光伏产业“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， 根据电费收入、作物利润等，华盛绿能、保定天威、东方日升等进军光伏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，而光伏农业大棚造价目前大概为每亩 15 万元。四、案例分析分析一：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，可卖 15 万元。光伏发电一年 10 万度，按国家政策收入 10 万元。扣除相关成本后，一个棚年纯收入可达 18 多万元， 5 年半时间足可收回全部投资。分析三：五、风险分析1.政府扶持政策变动—— 目前财政补贴政策的变化不会给公司生产经营业绩带来很大的风险，但是对于光伏农业大棚，若补贴政策发生变动，将对企业的经营成果产生不利影响。2.自然灾害的影响—— 台风、洪水等突发性灾害；地面沉降、土地沙漠化、干旱等在较长时间中才能逐渐显现的渐变性灾害都将是影响光伏大棚正常作物生长的风险因。六、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，太阳能装机容量普遍较小，目前并没有大规模推广，还存在诸如前期投入成本较高、 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：（一）前期投入成本很高，农业企业或农民独自承担不起目前， 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 1 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 万元人民币，如果再加上安装费、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 （玻璃温室类型，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光伏太阳能示范大棚均全部由当地政府直接投资， 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 ,不利于在大面积设施农业大棚上的应用。（二） 薄膜光伏太阳能电池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晶硅太阳能电池， 这种太阳能电池的最大优点是可以透光， 而且温度系数低， 在阴天雨天和雾天也能发电， 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大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过太阳能电池板供植物进行光合作用， 其它的光用来发电。 但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相应的前期实验研究， 而且如何将分光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。（三） 已建成的薄膜光伏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，但多数均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， 发现建成的薄膜光伏太阳能农业大棚大多数均没有充分利用， 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，薄膜光伏太阳能农业大棚作为一种新生事物， 仅是概念性的展示， 并没有和实际农业生产紧密结合， 没有起到既能利用太阳能发电， 又能进行农作物生产一举两得的双赢效果。（四） 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。 我国大部分地区四季分明，夏天温度普遍很高， 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温设施， 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并不掌握太阳能电池的日常维护和保养技术， 很多太阳能电池加工企业在建成大棚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题就很难保证能正常运行， 因此已建成的大部分薄膜光伏太阳能大棚存在应用效果不理想的状况。（五） 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大困难薄膜光伏太阳能大棚能利用太阳能发电， 发的电也能应用到棚内农作物相应生产设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， 太阳能发的电量就会超过农业生产用电， 就会存在多余的发电量。 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。（六）国家补贴比例不高，影响大规模的推广应用建设一个较小规模的薄膜光伏太阳能大棚也要几十万元， 规模较大者可能需要几百万元， 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“金太阳示范工程”补贴比例最高为 50%， 这一比例应用在设施农业大棚上， 依然存在投入成本太高， 企业和个人承担的风险大，因此影响了薄膜光伏太阳能大棚大规模的推广应用。（七） 薄膜光伏太阳能大棚结构承重要求严格， 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6-7mm ，而常规光伏大棚所用保温玻璃厚度为 4mm 左右，两者厚度相差 2-3mm ，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，限制了薄膜光伏太阳能大棚的大范围使用。六、应用实例：目前我国薄膜光伏太阳能大棚应用情况建设地点 建设规模 建设企业 投资规模 投资构成 运行状态山东寿光 1 亩 河北保定天威保变电 40 万元 政府投资 建成，能发电，山东寿光 100 亩 山东维坊华天新能源 不祥 政府投资 在建河北承德 10 万亩 河北卡能光伏科技有 30 亿 政府和企业投资 项目签约，在建七、应用图片山东寿光光伏大棚江西上饶 20 亩 台湾光宝绿色能源股 500 万元 政府投资 建成，能发电，江西鹰潭 10 亩 台湾光宝绿色能源股 350 万元 政府投资 建成，已并网发电江苏常州 30 亩 宁波金太阳光伏科技有限公司不祥 政府投资 在建海南三亚 50 亩 不祥 政府投资 部分建成发电， 部分江苏南京 200 亩 鸿达温室 不祥 政府和企业投资 前期 10 亩已建成发辽宁大连 0.5 亩 北京中锦阳科技有限 不祥 政府投资 建成湖北武汉 3000 亩 武汉广源光伏太阳能 5.3 亿元 政府和企业投资 审批完成，在建青海乐都 20 亩， 200 福建均石能源集团 不祥 政府投资 已建成发电， 应用设宁夏中卫 5 亩 中国恩菲工程技术公 不祥 政府投资 已建成发电广西贺州 1000 亩 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（天威建造）山东寿光光伏大棚（天威建造）山东寿光光伏大棚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南京汤泉农场光伏温室发电站外形玻璃温室大棚采用薄膜光伏太阳能板发电江西上饶沙溪镇薄膜太阳能农业大棚江西上饶沙溪镇薄膜太阳能农业大棚