三、農(nóng)光互補(bǔ)不同模式光資源分析

3.1 模式1光伏電站與農(nóng)業(yè)的簡(jiǎn)單結(jié)合

光伏和農(nóng)業(yè)的簡(jiǎn)單結(jié)合，是在光伏陣列間距中，種植農(nóng)作物，兩者結(jié)構(gòu)上是獨(dú)立的，在空間布局上相互結(jié)合，選擇種植低矮的農(nóng)作物，或者提高光伏組件高度，保證種植的農(nóng)作物的高度低于光伏陣列，避免影響光伏發(fā)電。

光伏電站建設(shè)方案：

常規(guī)設(shè)計(jì)的大型地面光伏電站常采用光伏組件豎向雙排布置。該地建設(shè)的光伏電站可采用260Wp的光伏組件豎向雙排2X22安裝在一個(gè)支架單元上設(shè)計(jì)，22塊光伏組件串聯(lián)為一個(gè)組串。1MW光伏電站，配置兩臺(tái)500kW逆變器和1臺(tái)1000KVA的就地變壓器。每臺(tái)逆變器接入96串光伏組串共549.12kWp。通過(guò)PVsyst進(jìn)行模擬，宿州地區(qū)的光伏組件最佳角度為27度。

方陣傾角確定后，要注意南北向前后方陣間要留出合理的間距，以免前后出現(xiàn)陰影遮擋，前后排間距為：冬至日(一年當(dāng)中物體在太陽(yáng)下陰影長(zhǎng)度最長(zhǎng)的一天)上午9：00到下午3：00(真太陽(yáng)時(shí))，光伏組件之間南北方向無(wú)陰影遮擋。固定方陣安裝好后傾角不再調(diào)整。《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中給出平整場(chǎng)地光伏陣列不被遮擋的陣列中心間距公式：

式中：L為陣列斜面長(zhǎng)度，θ為組件傾角，Φ為項(xiàng)目所在地緯度。光伏陣列中心間距為陣列斜面投影D1與間距D2之和。陣列間距示意圖如圖3。

圖3光伏陣列間距示意圖

根據(jù)光伏陣列南北陣列中心間距計(jì)算公式，計(jì)算得中心間距D=6.12米，本工程選用光伏陣列南北中心間距為7米。組件下端距離地面高度為1米(不考慮農(nóng)業(yè)種植的，一般大型地面光伏電站中，組件下端距離地面高度為0.3—0.5米)。

組件傾斜面上輻射量為：

表3組件傾斜面上輻射量

對(duì)光伏陣列之間農(nóng)業(yè)種植區(qū)的光資源分布，利用PVsyst建模，將光伏陣列下方和陣列之間的區(qū)域，模型的第三排和第四排陣列中間區(qū)域(黃綠色中間區(qū)域)，按照1米一個(gè)寬度、0.5米一級(jí)高度劃分網(wǎng)格，模擬陣列之間不同高度的、位置的光資源，通過(guò)分析，全年的光資源立體分布圖如下：

圖4 PVsyst內(nèi)光伏陣列建模

圖5 光伏陣列間年輻射量立體分布圖

上圖為光伏陣列種植區(qū)內(nèi)的全年的光資源立體分布圖，圖中，A區(qū)——G區(qū)每區(qū)的寬度為1米。由圖5中可以看到，光伏陣列之間的區(qū)域光資源最好，光伏組件的下方光資源較差。光伏陣列區(qū)的光資源分配與空間高度也有關(guān)系，從上圖中，我們可以看到，隨著高度的增加，光伏組件下方的光資源在減少，而陣列之間的光資源在呈上升趨勢(shì)，達(dá)到80%左右。

各區(qū)域地面光資源占全年光資源的百分比如下：

表4各個(gè)分區(qū)的地面月輻射量

給出了各個(gè)分區(qū)一年內(nèi)各個(gè)月份的光資源分析。由于光伏電站無(wú)遮擋規(guī)定的時(shí)間為當(dāng)?shù)卣嫣?yáng)時(shí)冬至日9：00—15：00之間，因此冬季農(nóng)作物的高度要低于前排組件上端到后排組件下端兩者之間的連線。這一連線，也就是農(nóng)業(yè)大棚棚頂?shù)脑O(shè)計(jì)依據(jù)。

圖5和表4中的數(shù)據(jù)是農(nóng)光互補(bǔ)光伏電站中的時(shí)間、空間光資源分布數(shù)據(jù)。常規(guī)光伏電站中的時(shí)間、空間光資源數(shù)據(jù)模擬、分析方法，也是光伏大棚、光伏溫室等其他各種類型農(nóng)光互補(bǔ)光伏電站光資源分布分析的基礎(chǔ)。

由于篇幅所限，本文無(wú)法對(duì)各種農(nóng)光互補(bǔ)類型展開(kāi)更多的討論，以及更加深入的分析光資源分布情況、陰影遮擋情況，后續(xù)文章擴(kuò)展農(nóng)光互補(bǔ)類型和補(bǔ)充更多的光資源分析。歡迎業(yè)界朋友繼續(xù)關(guān)注下篇文章內(nèi)容，同時(shí)歡迎業(yè)界朋友一起探討研究。