为什么要在光伏园区内发展生态畜牧业

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。

1)解决无电人口和贫困地区用电。

独立光伏每3460 元的投资即可解决一人的用电而投资电网却需要13385 元，是独立光伏的3.87 倍。

2)实现精准扶贫。

2015~2017年三年光伏扶贫的开展，将使约200万户贫困群众在未来的20年获得每年3000元的稳定收入，相当于每年提供了60亿元的扶贫资金。

3)促进中西部融合。

西部以低廉的能源、人力成本吸引光伏制造企业前去投资。目前硅料环节57%的产能在西部，2018年底时这一数字可能达到76%其他环节的新增产能基本也都在西部。同时，截止2016年底，全国40%的光伏装机在西部省份，充分利用了当地丰富的太阳能资源和沙漠化土地，并能有效改善土地的沙漠化情况。

4)活跃民营资本，促进能源行业主体多元化。

传统能源从开采到发电，基本是控制在国有企业手中。而光伏产业，尤其是分布式光伏，打破了传统能源的地缘因素，降低了准入门槛，为更大范围的中小企业与公众参与能源事业提供了可能。

在持有量大的企业当中，国有企业和民营企业则各占半壁江山，而小规模持有人更是以民营企业为主。光伏发电的特点决定了其是促进能源行业主体多元化的主要力量。这种角色的转变将对能源系统的演进和发展产生重大而深远的影响。

5)集约用地，普及可再生能源，布局能源互联网

光伏发电与其他行业互补的发展新形式已经成为许多地区发展转型的措施之一，并使原有建筑物在原有功能的基础上，增加了发电、节能的功效，提高了利用率。户用光伏的发展，更是让可再生能源走进千家万户，让普通老百姓认识了可再生能源，提高了节能减排意识。

分布式光伏的发展，为未来的能源互联网发展奠定了坚实的基础。

6)节约水资源

从全生命周期来看，光伏发电的用水量仅是煤电用水量的50%，大力发展光伏发电，能有效节约水资源。

一、解决无电人口用电问题

2015 年9 月，联合国可持续发展大会通过《2030可持续发展议程》，确定了17 个“可持续发展目标”。可再生能源是其中第七项目标“经济适用的清洁能源”的重要组成部分。联合国对于该目标的解释为：确保人人获得可负担、可靠和可持续的现代能源。

中国解决无电人口的经验表明，独立光伏在解决偏远地区无电人口方面具有低投入高产出的特点，是实现“可持续发展目标”第七项“经济适用的清洁能源”的重要手段。中国经验同时也为全球，尤其是发展中国家解决无电人口用电问题提供了可复制的典范。

国家能源局数据显示，2013-2015 年，国家共安排投资247.8 亿元(中央资金145.5 亿元) 用于实施无电地区电网延伸和可再生能源供电工程建设。其中，安排电网投资计划206.8 亿元，为154.5 万无电人口通电安排光伏独立供电工程建设投资计划41 亿元(中央资金28.5 亿元)，共建成光伏独立电站670 余座、光伏户用系统35 万余套，为118.5 万无电人口通电。相比于电网延伸，独立光伏用总投资16.5% 的资金解决了43.4% 的无电人口用电问题。从人均投资来看，每3460 元用于独立光伏的投资即可解决一人的用电相比之下，投资电网却需要13385 元，是独立光伏的3.87 倍。

表 1：2013~2015年解决无电地区人口用电投资及通电数据

二、实现精准扶贫

光伏扶贫工程的开展，使我国的扶贫工作由改输血向造血、由粗放扶贫到精准扶贫的转变，使贫困人口通过自己的劳动有尊严地获得收入，并保证贫困户未来20年有持续、稳定的收益。

2015年，我国在河北、山西、安徽、甘肃、青海、宁夏6省共实施了150万kW的光伏扶贫项目，预计使20万户以上的贫困群众获得20年的稳定收入。

在此基础上，2016年多个省份的能源局联合当地的扶贫工作小组，将“光伏扶贫”作为农村脱贫的重要方式。2016年，在14个省份实施5168万kW光伏扶贫项目，帮扶贫困群众55.6万户，如下表所示。

表2：2016年扶贫帮扶贫困户数(万户)

2017年，仅村级扶贫一项就帮扶14个省、236个光伏扶贫重点县14556个建档立卡贫困村的71.0751万户建档立卡贫困户，如下表所示。

表3：2017年村级电站扶贫帮扶贫困户数(万户)

同时，各省也积极开展集中电站光伏扶贫，即经营集中电站的企业，按照规模每10~25kW中每年拿出3000元的利润给所在地的贫困户。目前，据不完全统计，已经有11省下达了720万kW的集中式扶贫电站指标，预计将帮扶贫困户约36万户若考虑全国所有省份，2017年集中式光伏扶贫预计将帮扶50万户以上的贫困户。

表4：2017年部分省份地面电站光伏扶贫规模

2015~2017年三年光伏扶贫的开展，将使约200万户贫困群众在未来的20年获得每年3000元的稳定收入，相当于每年提供了60亿元的扶贫资金。可见，光伏项目为消除贫困人口，使贫困群众获得长期、稳定收益做出了重要的贡献，成为各地精准扶贫的重要措施之一。

三、促进中西部融合

1光伏上游生产制造业主要分布在西部

光伏上游制造端属于高载能、劳动密集型产业，西部省份低廉的能源价格、人力成本成为许多光伏制造企业建厂的首选。以硅料环节为例，截止2017年底的27.64万吨产能中，西部省份的硅料产能占全国总产能的57%(如表4所示)。同时，2018年各企业约有13.85万吨扩产计划，几乎全部位于内蒙古、新疆、云南、陕西4省。届时，西部的硅料产能将占全国的76%!

表5：2017年底各省硅料产能分布情况

除了硅料环节，各企业硅片环节的扩产基本也都布局在西部地区。如单晶硅片龙头企业隆基在云南楚雄布局了10GW的单晶硅片产能，将在2018年底投产晶澳、阿特斯、东方日升等企业在内蒙也有扩产。在此引用中国光伏行业协会王勃华秘书长之前的图片作为说明。

从上图中可以看出，近期企业的扩产计划基本都布局在西北部地区。

2光伏上下游电站在西部的投资

西部省份具有丰富的太阳能资源，光伏项目发电量好同时，西部有大量的未利用土地，建设条件好。因此，早期的光伏项目主要分布式在西部省份，如新疆、甘肃、青海、内蒙古等地。

根据国家能源局公布的截止2016年底的统计数据，8个西部省份(内蒙古、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆)的光伏累计安装量占全国总安装量40%!

在当地的荒漠、戈壁安装上光伏电站之后，由于光伏组件的遮挡，减少了地表的蒸发量，改善了当地的沙漠化情况。下图为隆基在库布其沙漠开展光伏项目前后，地表情况的变化。

综上所述，光伏行业的发展，给西部地区带来产业投资，拉动了当地的GDP、增加了当地的税收，解决了一部分当地人口的就业问题，为促进西部经济发展、减少东西部差距作出了卓越的贡献!

四、活跃民营资本，能源行业主体多元化

传统能源需要大量的资本和高度集中的控制体系对其进行开采、加工与运输。能源工业的资本密集性特征决定这个行业非个人能力可以企及。传统能源从开采到发电，基本是控制在国有企业手中。而光伏产业，尤其是分布式光伏，打破了传统能源的地缘因素，降低了准入门槛。

光伏行业为更大范围的中小企业与公众参与能源事业提供了可能。能源行业主体的多元化，有效地促进了全社会对能源行业的参与，打破了垄断性大企业一统行业的局面，实现能源的经济化和能源服务需求差异化。众多中小企业的出现和活跃也为商业模式创新和技术进步提供了更适宜的土壤。

整个光伏行业中，国有企业和民营企业则各占半壁江山，民营企业累计并网容量达到1962 万kW，占比47.7%，远远超过了中央五大发电集团和其它国企。可见，光伏行业更能够吸引不同性质的投资主体，促进全社会对能源行业的参与。

表6：2016年我国光伏资产持有量排名

注：2016年光伏开发企业的排名用的是水利总院一些数据，跟各家已经上市的光伏资产持有公司的公报有一定的出入

虽然2017年底的持有量数据和从上表中有一定差距，但可以明显看出，在持有量大的企业当中，国有企业和民营企业则各占半壁江山，而小规模持有人更是以民营企业为主。

光伏发电的突出特点是适合分布式开发。用户所生产电力可以自用，多余上传，夜间从电网购电。它可以应用在工业厂房、公共建筑、居民屋顶上。其中，光伏的分布式特点更明显，闲置的屋顶、荒漠、滩涂，都可以建立光伏电站。这种电力生产的准入门槛相比于传统能源非常低，任何一个普通人都可以成为电力的生产者。可见，分布式光伏的发展打破了传统电力生产和消费分离的模式。用户在市场中定位已经由原来简单的用能者变为动态产消合一者。

光伏发电的特点决定了其是促进能源行业主体多元化的主要力量。这种角色的转变将对能源系统的演进和发展产生重大而深远的影响。

五、集约用地，普及可再生能源，布局能源互联网

光伏发电与其他行业互补的发展新形式。譬如，“光伏+农业”“光伏+农户”“光伏+商场”“光伏+园区”“光伏+渔光”等“光伏+”已经成为许多地区发展转型的措施之一。另外，户用光伏的发展，更是让可再生能源走进千家万户，让普通老百姓认识了可再生鞥能源，提高了节能减排意识。

另外，光伏与农业、渔业、建筑物的结合，使原有建筑物在原有功能的基础上，增加了发电、节能的功效，提高了利用率。符合土地“集约化”利用的发展方向。

同时，分布式光伏的发展，为未来的能源互联网发展奠定了坚实的基础。在此，引用《第三次工业革命》中的一段话来予以说明。

未来，每一处建筑都会转变成能就地收集可再生能源的迷你能量采集器

未来，将每一大州的建筑转化为微型发电厂，以便收集可再生能源

未来25年内，数百万的建筑——家庭住房、办公场所、大型商场、工业技术园区——将会既可作为发电厂，也可以作为住所。

未来，家庭居民可以在自己的房顶上安装太阳能电池板，这些电池板能生产出足够的电力，满足房子所需的电能。如果有剩余，则可以出售给发电厂。

你准备好了吗?你的公司准备好了吗?中国准备好了吗?

六、节约水资源

煤炭的开采、洗选和发电环节都高度耗水，过度取水给当地的生态环境和人体健康造成了巨大的危害。与煤炭相比，光伏发电不仅在污染物减排方面具有优势，其用水量也远远小于燃煤发电。光伏和煤电发电阶段与全生命周期的耗水量如下表所示。

表 7：煤电与光伏用水量对比(单位：吨/MWh)

数据来源：发电阶段数据来自Tan et al, 2015，全生命周期数据来自Feng et al, 2014

从上表可以看出，即使从全生命周期来看，光伏发电的用水量仅是煤电用水量的50%，大力发展光伏发电，能有效节约水资源。

综上所述，光伏产业的快速发展，对全社会具有极其深远的正向推动。从政治意义上讲，光伏已成为我国在国际交往中的一张亮丽名片。不仅服务于国内能源转型，对全球应对气候变化、能源转型也作出了贡献。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

工业领域厂房：特别是在用电量比较大、网购电价比较贵的工厂，通常厂房屋顶面积很大，屋顶开阔平整，适合安装光伏阵列；并且由于用电负荷较大，分布式光伏并网系统可以做到就地消纳，抵消一部分网购电量，从而节省用户的电费。

商业建筑：与工业园区的作用效果类似，不同之处在于商业建筑多为水泥屋顶，更有利于安装光伏阵列，但是往往对建筑美观性有要求，按照商厦、写字楼、酒店、会议中心、度假村等服务业的特点，用户负荷特性一般表现为白天较高，夜间较低，能够较好地匹配光伏发电特性。

农业设施：农村有大量的可用屋顶，包括自有住宅屋顶、蔬菜大棚、鱼塘等，农村往往处在公共电网的未稍，电能质量较差，在农村建设分布式光伏系统可提高用电保障和电能质量。

市政等公共建筑物：由于管理规范统一，用户负荷和商业行为相对可靠，安装积极性高，市政等公共建筑物也适合分布式光伏的集中连片建设。

边远农牧区及海岛：由于距离电网遥远，我国西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川等省份的边 远农牧区以及我国沿海岛屿还有数百万无电人口，离网型光伏系统或与其它能源互补微网发电系统非常适合在这些地区应用。

今天我以城市园区内的光伏发电案例融合当前可视化技术的案例：

Hightopo 搭建智慧园区光伏发电能源管控可视化系统，根据园区现状、能源管理特点，充分考虑各能耗管理的整合，设计科学高效，可实施性强，符合园区运维管理的数字化智慧园区解决方案。为园区运维人员提供一个全面实时、可感可知的能源监测决策分析平台。

可视化光伏监控是通过 2D 可视化面板展示园区关键指标，对用户所关注的建设规模、光伏信息、发电信息进行统计展示，对各建筑的用电信息进行监测。可通过对接后台实时数据进行实时更新，展示对节能减排做出的贡献统计。通过环境、光照等还原模拟，结合发电数据可以更好分析发电能效情况，为园区光伏的运维与决策提供依据。

HT 均支持叠加 2D 面板、动画效果进行交互，用户可根据自身展示需求进行定制。引擎自带鼠标的旋转、平移、拉近拉远操作。同时也支持跨平台浏览，任何移动终端均可轻松打开，这是 C 端平台所不具备的优势，并实现了触屏设备的单指旋转、双指缩放、三指平移操作不必再为跨平台的不同交互模式而烦恼。

HT 支持模拟无人机或行人视角进行漫游，可全方位无死角浏览园区，当经过设备时，自动弹出信息进行查看，方便运维人员进行巡检。支持结合 WebVR 进行展示，通过适配 VR 设备，用户可带上 VR 眼镜配合手柄在场景行走、飞行，实现通过手柄对设备进行抓取、移动等功能。相比传统的观看方式，它具备 360 度全景画面，用户可以身临其境，全面感受气氛和氛围，空间感、距离感都会更有层次，做到真正的沉浸式交互。

本次案例以设备拆分爆炸的形式，展示机器人内部结构，对机器人进行拆分，辅以外壳透明度变化、边缘流光流动效果增加动画的观赏性，通过接入零部件的物联网数据，更加细致入微地查看设备各部件当前状态，实现从宏观到微观的全局监控可视化。