光伏产业未来发展前景
在“双碳”目标背景下,光伏是一座城市优化能源结构,推动“双碳”建设的重要抓手。
太阳能光伏产业在将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。未来的能源互联网将在现有电网基础上,通过先进的电力电子技术和信息技术,实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。
随着光伏发电等波动性电源比例的提高,要求电源侧具备更大的调节能力,分布式储能将得到普及,主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电,并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网,将是太阳能发电的一种新应用形式,既适用于边远农牧区、海岛供电,也适合联网运行作为电网可控发电单元。
光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。
从数字化角度阐述下光伏行业未来发展模式:
实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测,电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通。数字孪生不同环境场景下的光伏电站。减少室外光伏发电站运维管控的人为操作成本与危害,实现无人值守的室外光伏电站新形势。
通过现场取景、卫星图等方式,进行场景搭建,人工摆放向日镜模型,向日镜从发电塔向外扩散排布,真实还原装机分布效果,场景从上往下看就像一朵巨大的向日葵,场景中心为发电塔,镜子作为反射太阳光的媒介,发电塔相当于一个大型的热量吸收器,一次性接收成百上千个向日镜同时折射出的热量再经过热能交换,推动汽轮发动机发电。通过图扑引擎的渲染功能,真实还原发电塔吸收热量的效果。
光热电站信息监测
通过点击交互场景中的发电塔模型,以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息,与后台数据进行联动,接入真实数据,展示发电塔发电情况与发动机运行状态,做到实时监测管理。
光伏电站信息监测
通过对接数据接口可实现监测各方阵内汇流箱(包括母线电压、机箱温度、电流)数据,当出现告警时,可对模型进行染红闪烁显示,方便运维人员快速定位排查问题,足不出户即可实时查看设备相关指标,可结合算法实现数据分析,短时间内若出现数据异常变化的情况,提前进行告警,提醒相关人员及时做出决策。
同时接入了箱变(包括箱变油温、电压和电流)、逆变器(包括今日发电量、总有功功率、总无功功率、总功率因素、逆变器效率)、升压站相关数据,全面监测电站运行状况,由于场景比较大,做了点击设备模型视角拉近处理,可更直观的查看设备相关信息。
以往以节能降碳为主的理念,应该转变为多使用可再生能源。不少太阳能光伏企业已经在发展光储充一体化系统,这和互联网等科技企业的写字楼、车棚、电动汽车的使用等可以有机结合。科技企业还可以参与到与碳中和相关的数字化平台、物联网设备的建设、运营、管理和维护。
加强政策扶持新能源经济战略,国家相关部委推出太阳能屋顶计划。太阳能屋顶就是在房屋顶部装设太阳能发电装置,利用太阳能光电技术在城乡建筑领域进行发电,以达到节能减排目标。
采用轻量化三维建模技术, 1:1 高仿真还原光伏工业园区。3D场景将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中,实现 BIM + GIS 的结合展示。
2D 数据面板数字化展现园区内各区域的运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。还支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。Hightopo实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
光伏农业概述:简单来说,光伏农业就是将太阳能发电广泛应用到现代农业种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力提供等领域的一种新型农业。
光伏农业符合生物链关系和生物最佳生产原料能量系统要求、遵循农产品生产规律并创新物质和能量转换技术,以达到智能补光、补水及调温的目的,而其产出的农产品将比现有方式生产的产品更安全、更营养、更多产。
光伏农业的光伏技术主要有:Solartech光伏提水技术(光伏扬水系统)、光伏水泵、滴灌、喷灌、微灌等产品。光伏农业的意义相较于传统农业而言,光伏农业是一场实现农场变工厂、田间变车间的生产方式变革。在国内,伴随而来的“光伏下乡”相关政策即将出台。
其在现代农业中有着广泛的运用前景和重大的现实意义:
首先,有利于种植、养殖环节的环境综合保护。如太阳能杀虫灯等设备的应用可有效解决传统农业中因大量使用化肥和农药而带来的土壤肥力下降、(蔬果)农药兽药残留严重、农业废弃物大量增加的问题,从而达到保护农村生态环境、减少食品安全事故的目的。
其次,可为种植、养殖基地提供能源供给,比如,建立光伏温室大棚能给蔬菜、花卉、苗木、牲畜等种植养殖场所提供热量和电力,以确保其顺利过冬。
第三,可改善农民生活。现在国家正在大力推进文明村镇建设,其中一个重要内容便是加快农村基础设施建设,如能将太阳能照明、太阳能取暖等在农村逐步推广,这无疑将为农民提供生活便利。
第四,光伏农业也可运用在林业生产或水利建设上,比如太阳能水情监测报告系统、林业监测报告系统、水利灌溉系统等都需要利用光伏科技和太阳能。 由此,笔者有理由相信,光伏农业将是解决我国现代农业发展长期困境的发动机,是进一步发展农村经济、改善农民生活的必然选择,也是农业生产方式变革时势所趋。
从长远来看,发展光伏农业对于我国的农业转型具有重要意义,而从短期来看,光伏农业是是解决目前光伏产业困境的有效措施。 2011年,国际光伏市场萎靡不振,国内大量光伏企业也陷入困境,产能过剩问题严峻,原本风光无限的光伏企业集体进入“寒冬”。从根本上讲,国内光伏产业要打破危机,关键就在于能否逐渐实现自我转型,摆脱对出口的依赖,这就需要其深耕国内应用市场。 然而,尽管中国的大城市人口众多,但房屋大多是高楼大厦,也就是说大部分城市人没有自己的屋顶,这决定了中国的光伏应用难以像发达国家一样以居民别墅的屋顶发电设备为主。光伏企业想在城市打开一片天,其难度可想而知。笔者以为,要开拓国内光伏市场,走“农村包围城市”的路线或许更为现实,而发展光伏农业则是一个必然的选择。 要走“农村包围城市”之路,光伏应用企业需要转型升级:加大产品在终端运用的研发力度,生产出在农业生产、农民生活中可广泛运用的光伏应用产品,以化解市场危机,因为广袤的农村地区有着巨大的市场潜力。比如,如果新建一个万亩的光伏蔬菜大棚,需要近200兆瓦的多晶硅片。
有专家计算,如果在全国大面积、大范围地推广光伏农业产品,其市场产值可达千亿元规模,在五年内可达到万亿元规模,这几乎是一种裂变式的增长。太阳能在光伏农业领域内的应用 光伏农业不仅是一个诱人的概念,它还具有广阔的产业化前景,现在,很多产品已在农业生产中发挥作用。
从目前的情况看,主要有以下几类:
第一,太阳能杀虫灯。相比于传统农药,太阳能杀虫灯最大的好处是取代农药或少用农药,可保证食品安全。同时,市场上的此类产品已经具有时空、雨控、光控、全天候智能化管理等功能,除了普通电源产品外,有些高科技公司还开发出一体化野外太阳能照明杀虫灯、室内便携式照明杀虫杀蚊灯等产品,极大地方便了农民进行病虫害防治。
第二,新型太阳能生态农业大棚。这种技术将太阳能光伏发电系统、光热系统及新型纳米仿生态转光膜技术综合嫁接到传统温室大棚,达到不可思议的效果。比如,转光膜技术能根据不同植物生长对不同波长光吸收的需求,对透过转光膜的太阳光进行波长转换,以便农作物更容易吸收,提高了光合作用的效率。这种新型农业大棚能完全实现能源自给,既节能环保,又极易维护,相比于传统大棚,有成本低廉、农产品量质皆高的优点。
第三,太阳能光伏养殖场,这是将现代清洁能源工程与传统养殖事业相结合,在养殖场屋顶建设光伏电站,用以改造和提升传统畜牧养殖业并提供绿色能源的一种全新尝试,同时其推广和普及也能在提升新能源利用水平方面起到积极作用。
第四,新型农村太阳能发电站。这是一种以村为单位分享光伏发电系统的创新型商业尝试,在每一个村庄建设一个光伏电站,服务三农。考虑到太阳能发电技术在新农村建设中具有较大的应用发展空间,未来这类产品将大有可为。
第五,太阳能污水净化系统。现在,农村的环境污染日益严峻,污水是其中一大问题。太阳能污水净水系统在将太阳能转化成热能、电能后再有效地运用于污水处理工艺中,在这个过程中,基本没有二次污染和能耗转移。
第六,农用太阳能小产品,如太阳能手电筒、太阳能马灯、太阳能充电器、太阳能照明灭蚊灯等。这些产品可为偏远的无电、缺电地区的农民提供极大的生活便利。 以上列举的产品只是几类极具代表性的、可实际运用的光伏产品,实际上,光伏农业还在其他很多方面有着广阔的应用前景。
假以时日,类似的产品会源源不断地被开发出来,为农业生产提供便利的同时,也能提升农业科技水平,改善农民生活水准,推动农村加快转型。国家采取措施推动光伏农业发展 综上可知,现代农业需要光伏技术支撑,而光伏产品在农业上的应用价值也不可估量,推动光伏农业发展,是发展现代农业和解决光伏产业困境的双赢之道,而政府应该在其中有所作为。
笔者以为,政府可从以下几个方面采取措施推动光伏农业发展:
首先,中央政府应尽快出台扶持光伏农业相关应用的配套支持政策和法规。
其次,各级政府应制定出资金扶持政策,以鼓励相关企业投入到光伏农业领域。除了给予企业相应的资金补助外,还应从每年的新能源专项资金中拿出部分资金用于扶持光伏农业。同时,还应允许各地农业局或科技局申请专项经费用于推广太阳能农业技术或产品。
再次,中央、省级相关部门应和各地农业厅牵头,打造光伏农业样板和示范工程,专款列入国家财政预算,为其发展培养优秀人才和培育初级市场。
最后,在农业部现有的每年农机补贴经费中增加光伏农业产品补贴的份额和范围,扶持光伏农业的快速发展,同时是为我国整体光伏产业解决燃眉之急。
《关于实施乡村振兴战略的意见》明确提出“乡村振兴获得关键进度,制度框架和政策体系基本上产生”的目标任务,而乡村振兴战略的落地式,将于土地革命、农业规模化经营、基础建设等领域产生投资机会。
在这里环境下,光伏农业项目的发布遭受密切关注,其对于国内农业发展趋势所作出的贡献不容小觑。新能源技术+新农业,一个代表着绿色转型发展之将来,一个代表着需求侧改革之基石,光伏发电使最传统农业焕发出了新的生命力。光伏农业指的是在农业生活实践环节中,要实现一地常用,提升企业土地产出率,将农业运营设备(或模块)的前提下科学设计、有效嫁接法光伏发电的运营模式。
在光伏电站设计方案、基本建设、运营过程中,预埋给农业栽种、饲养所必需的室内空间,确保在光伏电站正常的发电量的前提下,达到绿色植物、动物的生理需要,做到农光互补的效果和经济效益,完成绿色生态农业、循环系统农业技术性方式集成化和创新,为农业可持续发展观提供有力的技术保障。
“光伏发电+农业”是一种新兴的农业方式,不但克服了采水浇灌机械所需的供电系统难题,不可避免光伏行业和农业争地状况,还可以将多出来的电卖给国网。现阶段光伏农业主要包括四大方式,即光伏发电栽种、光伏发电饲养、光伏发电水利工程、光伏发电茅舍,
在其中又分为菌类光伏发电、渔光互补、蔬菜水果(瓜果蔬菜)光伏发电、禽畜(农牧)光伏发电、林光、中药材光伏发电、绿色生态光伏发电、水利工程光伏发电等。在当下光伏产业高速发展的的浪潮下,光伏农业饰演重要的角色,具备宽阔未来发展趋势。
光伏发电+蔬菜水果/新鲜水果将顶棚太阳能发电和棚下农业栽种紧密结合,推动农业企业转型升级。粮食作物层面,能够栽种航空航天蔬菜水果或者耐寒花卉,这一类项目也可以做一些度假旅游农业。
光伏发电+菌体在空闲地栽种速生树种绿色植物,对废旧资源循环利用,处理很多固态废旧菌包的环境效应。
光伏发电+养殖行业光伏发电加养殖行业,能是散养,还可以搭养殖棚,能够养殖羊猪鸡乳牛肉羊野兔子等,多见食草动物。
光伏发电+水产业(渔光互补)利用渔塘广阔的总面积,在上面组装太阳能光伏板来发电量,太阳能组件立体式布局于河面上边,下边水产品养殖,一地双用,盈利比纯粹水产品养殖大幅度提高。现阶段渔光互补的重要归类有密闭式、敞开式、飘浮式和跳跃性。一般修建在湖水,河,池塘,溪,煤矿塌陷区,稻田养鱼等地区。
光伏发电+绿色生态利用荒地荒山坡、盐碱土、废旧煤矿区等闲置地,开发设计绿色生态光伏发电,基本建设光伏电站,能够实现环境保护、经济收益双收,同时还可以使这种废旧土地资源获得轻徭薄赋,一举多得。
光伏发电+水利工程偏僻乡村,特别是山区地带、岛屿,在解决生产制造、生活用电的前提下,促进乡村机电工程提灌、农业节水灌溉等现代农田水利灌溉技术发展,以实现节约人力资源、资金、物力资源、电力工程的效果。光伏发电水利工程涉及到的行业或技术有光伏发电打水系统软件(或称光伏发电扬水系统软件)、田地提灌、农业节水灌溉以及自动控制系统和光伏发电饮用水、光伏发电海水淡化设备、光伏发电废水处理等,行业十分广泛。
农光、渔光互补项目是指在农业用地或鱼塘上方加盖光伏发电系统,在不影响农业渔业生产的情况下,通过出售光伏发电给电网获得收益。通过租用土地建造农光互补的发电项目,开发商可以得到光伏发电收益和补贴;同时,开发商将土地低价转租给农民,也降低了农民的土地成本。一种是种植养殖的大棚和光伏项目结合,简单说就是光伏板在大棚上面,除了给大棚内的种植养殖提供电源,还可以提供给供电局一些电量,比占大面积耕地的纯光伏发电项目好,既不耽误农民种植养殖也可以很好的有效的利用发电项目获得相应的收入。另一种是在农村房顶上安装光伏板,发的电可以通过一个小的变电站收集,然后输送给各家各户,多余的再并入电网,光伏发电系统可以有效地利用现有温棚的棚顶,无需占用宝贵的土地资源。