农业光伏or光伏农业(下)——渔光互补
相对光伏大棚,渔光互补有一定的优势。首先,鱼塘、滩涂等地域基本不能种植作物、跟农业不产生冲突所以土地性质不敏感。其次,光伏大棚的光伏与植物争夺阳光资源,光伏直接影响植物生长的“大环境”。而渔光互补影响的是局部的“小环境”。第三,渔光互补的投资比农业大棚小,一个达到基本要求的连栋大棚投资约为400-500元每平方米。(不含光伏部分)而渔光互补项目,只有桩基部分投资相对地面电站较大。本文就渔光互补项目自身特点,简述渔光互补项目对环境的影响、经济可行性、以及技术方面的应该注意的问题。
1.光照对水产类的影响
结果表明:凡纳滨对虾在金卤灯照明的条件下生长最快,在日光灯的连续照明下生长最慢 ,在其他的光照条件下与黑暗对照的情况下其生长没有显著差异。其中,金卤灯照明条件下凡纳滨对虾的特定生长率比日光灯连续照明时要快55.89%。
但高功率白炽灯照明条件下凡纳滨对虾的生长速度稍快于剩余各处理。低功率白炽灯照明条件下凡纳滨对虾的特定生长率略低于黑暗对照,即使延长光照时间也未见显著的改善。在具昼夜节律日光灯照明条件下凡纳滨对虾的特定生长率稍高于黑暗对照,但延长日光灯照明的时间反而显著降低了凡纳滨对虾的生长速度。出现上述情况可能与作为光源的各种灯具的光谱范围、光色、光强等属性有关。日光灯的光谱通常包含有紫外线的成份,可能是对虾生长较慢的原因之一。金卤灯的光谱含有较多近红外线成份,更接近于太阳光线,这可能是金卤灯更适宜于生物生长的原因。
光伏影响光照,但是光照对水产品的影响远比对绿色植物的小。主要原因是水产生物的自主性高于植物,鱼虾可以自主的迁移到光照较好的地方。综上我们可以得出推论,光伏对水产品是有影响的,但影响有限。
2 农光、渔光互补对比
农光互补项目受到大棚结构的影响占地面积相对变化较大,江苏宿迁地区连栋大棚使用普通组件1MW面积约为20亩。如果使用透光双玻组件或者透光薄膜组件,1MW占地面积可以达到38-40亩。
在同样的地区鱼塘占地面积相对较小,靠宿迁较近盐城地区的渔光项目1MW占地面积约为17亩。除了桩基高于普通的地面电站,其他设计要素和地面电站没有差别。
渔光项目安装在水面上,对桩基有特殊的要求。一般会依据《10G409预应力混凝土管桩》图册进行设计。要求施工过程中以标高控制为准,要求底部桩端全截面进入池塘底不小于3m. 上部桩端高出设计洪水位不小于0.4m。
鱼塘越深桩基的成本越高,例如鱼塘水深3米,桩基高度至少需要6.4米。边长300mm的方形桩基含人工大约每米100元,直径300mm的空心圆桩大约70元每米。支架跟地面电站使用的没有太大差异。
根据下图所示,1MW单元需要740根左右桩基。支架部分使用Q235b钢材按照0.4元/w的市场均价计算。1MW渔光项目的桩基+支架成本大致约84万(6米桩基)。按照连栋大棚1MW占地20亩,每平米400元计算。(含:浮法玻璃、遮阳帘、通风系统、加湿系统等)成本约532万。即使用最简易形式连栋大棚成本也在250万左右。
按照10MW的容量进行财务建模。假设不含支架与桩基其他设备的成本相同并按照6.5元/W计算;太阳能年均日照小时取1400h;系统效率相同取75%。
渔光项目支架与桩基项目成本换算为0.8元/W;农光项目支架与桩基成本换算为2.5元/W;系统运维费用100万/年;银行贷款利率6%;电价1元/kwh。
同时江苏省地区农业用地租金600-1000元/亩/年;鱼塘租金800-1200亩/年。差距约200元/亩/年,25年土地使用费用差距很小。
财务评价指标汇总表(渔光项目)
4.3 金属支架和接地网
江苏、山东、浙江等分布着大量面积不等的盐田,利用地下卤水进行“井滩晒盐”高盐分的土壤对金属有强腐蚀性。盐田场地水质对混凝土结构具有强腐蚀性;对钢筋混凝土结构中的钢筋具有强腐蚀性。地下水水位以上的场地土壤对混凝土结构具有弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋及具有强腐蚀性。
在支架系统的选择上应采取:预应力混凝土管桩采用抗硫酸盐硅酸盐水泥、掺入抗硫酸盐的外加剂、掺入钢筋阻锈剂、掺入矿物掺和料,表面涂刷防腐蚀涂层35mm。
常规光伏电站接地材料首选镀锌扁钢。但厂址为盐场或者强腐蚀地区时,需选择钢镀铜材料。 钢材不存在点蚀,属于缓慢的均匀腐蚀,铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢的1/5,铜的年腐蚀率约为0.02mm/年,纯铜接地装置的寿命可达50年,钢镀铜接地装置的实际寿命可达25-30年。
结论: 渔光项目在经济上优于农光项目,但是选址复杂,应仔细选择项目。
潮湿环境是电子设备最大的不利因素,应该选择防护等级高的设备。
作者:张喆
太阳能是目前可再生能源种类中最易普及和推广使用的清洁能源之一,而光伏发电作为太阳能利用的主要形式,在应对全球气候变化、雾霾治理、节能减排、能源转型等工作中都发挥了重要的作用。
光伏是太阳能光伏发电系统的简称,是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。
光伏农业又叫农光,它不局限于光伏,还包括光热。光伏农业就是将太阳能发电技术广泛应用到现代农业种植、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,主要有光伏灌溉、光伏大棚、光伏养殖、光伏农场等多种形式。
“光伏+农业”是一种新兴的农业形式,不仅解决了取水灌溉机械动力所需要的供电问题,避免了光伏产业和农业争地情况,还可以将多出来的电卖给国家电网。
目前光伏农业主要有四大模式,即光伏种植、光伏养殖、光伏水利、光伏村舍, 其中又分为菌菇光伏、渔光互补、蔬菜(瓜果)光伏、畜禽(牧业)光伏、林光、药材光伏、生态光伏、水利光伏等。在当下光伏行业快速发展的浪潮下,光伏农业扮演着重要的角色,具有广阔的发展前景。
光伏发电不要安装变压器,由于光伏板发出的是直流电,如果光伏发电是供给家庭常用用电电器使用。由于家电供电电流是交流电,所谓光伏电站需要安装直流变交流电的逆电器,才可以供家电正常使用。
光伏农业一体化并网发电项目,将太阳能发电、现代农业种植和养殖、高效 设施农业相结合,
一方面太阳能光伏系统可运用农地直接低成本发电;另一方面 由于薄膜太阳电池一大特点是可做成透光的,
动植物生长所需要的主要光源可以 穿透;另外红外光也能穿透,可储存热能,提高大棚温度,在冬季有利于动植物 生长,节约能源。
该项目将惠及薄膜太阳能、系统集成、智能控制技术、设施农业、农业种植 等领域的最先进的技术、 经验和人才,以薄膜太阳能设施农业一体化并网发电站
为核心,为集薄膜太阳能发电,农业光电子工程应用、推广,现代农业种植和养 殖、加工和综合利用,农业种植和养殖技术交流推广,人才培训、观光农业、乐 活农业、农产品物流等功能为一体的高新技术农业产业基地。
然而这一观点仍存在分歧。据世纪新能源网近的道,云南省国土资源厅、云南省农业厅联合调研组在农用地管理情况调研中认为,根据国土资源部的现行政策,农业光伏用地属于建设用地,应办理农用地转用和土地征收手续。如果按照这一解释,农业光伏项目用地投资成本将至少增加5%,如果所用土地是耕地,还需要履行耕地占补平衡义务。
如果农业光伏属于建设用地,按照一般县级建设用地价格,电站投资者将面临以下新增成本:
1.新增建设用地有偿使用费:8元/平方米;
2.防洪保安基金:1000元/亩;
3.征地管理费:征地总费用的4%;
4.出让金业务费:基准地价×用地面积×1%;
5.耕地开垦费:年产值(1500元)(三年年平均产值)×9倍=13500元/亩。
在实际业务中,农业光伏项目通常采用土地租赁或光伏发电效益共享模式,因此即使定性为建设用地,大部分项目并不需要缴纳征地管理费和土地出让金。然而新增建设用地有偿使用费、防洪保安基金、耕地开垦费却是必不可少的。通常每1MW光伏电站占地面积是30亩左右,农业光伏项目由于阵列间距较大,每1MW电站占地面积约50亩。照此计算,在建设用地属性定义下,每100MW农业光伏项目需要增加土地成本高达9900万元,相当于直接投资成本增加12%左右。目前农业光伏项目平均IRR在11%左右,土地成本增加会导致IRR直接下降1个百分点,度电成本增加3分钱。
虽然农业光伏用地属性暂时没有定论,但投资者已做好政策风险应对措施。在云南开发某大型农业光伏项目的开发商代表指出,降低土地政策风险的最佳手段就是减少单位装机量对土地的占用,这就要求使用更高转换率的高品级组件。目前市场上能够规模化供应的60型组件功率范围是255W-275W,最好的可以达到280W。建设相同规模的电站,高效组件相对低效组件可节约5%-8.5%的用地面积,对100MW电站来说,这意味着在建设用地定性之下,采用高效组件能够节约500-800万元的土地成本。在其他投资成本上,目前高效组件与低效组件价差不足0.09元/W,而高效组件相对低效组件能够节约0.1元/W以上的EPC成本,部分农业光伏项目对支架高度、组件阵列间距要求非常高,这种情况下高效组件甚至能够节约0.12-0.15元/W的EPC成本。目前国内能够达到275-280W功率的组件大多是单晶组件,从投资成本角度分析,采用单晶组件能够最大限度降低土地政策风险。
高效组件对土地成本的节约还体现在林地光伏项目上。根据《关于调整森林植被恢复费征收标准引导节约集约利用林地的通知》,宜林地、灌木地的植被恢复费最低标准分别为2000元/亩、4000元/亩。由于单晶组件具有高度集约性特征,每100MW单晶电站可以比多晶电站节约40-80万元的植被恢复费。
在今年11月10日呼和浩特光伏农业产业发展研讨会上,中国电力工程顾问集团华北电力设计院高级工程师汪海燕指出,许多光伏农业项目没有落到实处,多数项目是光伏企业为了发展光伏电站而顺带发展农业,而真正的光伏与农业结合应该是凸显1+1>2的综合效应,以土地高效利用为前提,在提升农产品产量的同时保证光伏发电量。提升高效单晶组件的应用,无疑是促进土地高效利用的最佳手段。
《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。