本文以發(fā)展光伏發(fā)電產業(yè)不占用土地為出發(fā)點，以光伏蔬菜大棚的基本情況為基礎，論證光伏蔬菜大棚把光伏發(fā)電和蔬菜科學、高效生產有機的結合起來，為蔬菜的增產、品種的增加和質量的提高創(chuàng)造條件；同時又為國家提供大量清潔的可再生能源，應成為光伏發(fā)電產業(yè)發(fā)展的重要方向。其次，闡明云南具有豐富的光照資源和蔬菜生長的良好氣候條件，光伏蔬菜大棚在云南具有良好的發(fā)展前景。最后提出有關光伏蔬菜大棚建設的具體建議。

　　據國家能源局發(fā)布的《關于下達2014年度光伏發(fā)電新增建設規(guī)模的通知》，我國除西北、內蒙等地可利用沙漠等未利用土地發(fā)展集中式光伏發(fā)電外，分布式光伏發(fā)電已成為中、東部等省市發(fā)展光伏發(fā)電產業(yè)的主流。出現上述現象的主要原因是目前土地問題已成為發(fā)展集中式光伏發(fā)電產業(yè)的制約因素，云南也在此列。

　　目前分布式光伏發(fā)電以屋頂光伏發(fā)電為主要形式。光伏蔬菜大棚是屋頂光伏發(fā)電的一種延伸。

　　據有關方面的統(tǒng)計數據，全國已建蔬菜大棚種植面積約200多萬公頃。假設其中30%的蔬菜大棚改建為光伏蔬菜大棚，改建面積中的20%布置晶體硅光伏組件，按此計算，光伏發(fā)電裝機總容量可達1.2億kW以上。因此，開發(fā)這筆可觀的資源，充分利用原有土地上的空間，發(fā)展光伏發(fā)電產業(yè)，既改善了蔬菜生產條件，又為國家提供清潔可再生能源，是光伏發(fā)電產業(yè)新的出路和發(fā)展方向之一。

　　1.光伏蔬菜大棚的基本情況

　　1.1主要技術方案和經濟指標

　　目前云南尚無已建成的光伏蔬菜大棚，本文以《甘肅某光伏蔬菜大棚項目建議書》設計方案為例，進行說明。

　　該項目總面積500畝，其中光伏蔬菜大棚占地200畝，其它農業(yè)用地300畝。在200畝土地上共建光伏蔬菜大棚120棟，大棚上光伏發(fā)電總裝機容量0.7萬kW，年發(fā)電量約1200萬度。光伏蔬菜大棚總投資1.02億元。

　　單個大棚的建設具體方案和技術經濟指標如下：

　　每個大棚長100m，寬10m，面積1000m2，，合1.5畝，立面玻璃幕墻高度2m， 屋脊高度6 m，向陽面屋頂以BIPV（光伏——建筑一體化）形式安裝光伏電池板，背陰面屋頂及四周墻體采用透光鋼化玻璃。建筑結構為框剪結構，設計使用年限為50年?？拐鹪O計類別為丙類。組件按固定傾角安裝，傾角采用當地最佳傾角360。組件容量230Wp，共260塊，裝機容量60kW。

　　每5座大棚（裝機容量為300 kW）接入1臺300 kW逆變器，并配備防雷配電設備。輸出端接入配電室變壓器0.27kV側，經兩級升壓后至就近變電站上網。（光伏組件具體布局如圖3。）

　　經測算，每個光伏蔬菜大棚投資約85萬元。其中工程施工費、鋼構材料費27萬元，電氣系統(tǒng)投資12.5萬元，非晶體硅薄膜10%透光組件60kW， 投資45.5萬元。

　　每千瓦綜合投資1.42萬元/kW。每千瓦組件投資0.758萬元/kW。

　　經框算，每個大棚年產黃瓜2萬kg，按5元/kg計，年收入10萬元；年發(fā)電量10萬kWh， 年收入10萬元?？鄢杀竞螅卟撕桶l(fā)電的純收入約12萬元，約7.5年即可收回投資。

　　上述光伏蔬菜大棚在西北具有一定代表性。大棚的設計方案、建筑結構型式、用材、施工方法、使用年限等具有較普遍的適用性。除光伏組件價格目前有較大幅度降低外，其它分項投資數據可供參考。

　　以上例為基礎，結合云南情況和目前市場的行情，對上例提出以下調整設想：

　?。?）上例對投資未作詳細說明。工程概算包括施工輔助工程、設備及安裝工程、建筑工程、其他費用和基本預備費、價差預備費和建設期利息等7項。上例投資與工程概算有差別。將上例的投資推算工程概算時，需乘以適當的擴大系數。

　　（2）上例大棚光伏發(fā)電裝機容量利用小時較高，估計年輻射量在6000Mj/m2以上，相當于云南太陽能最佳開發(fā)區(qū)的水平。由于云南大部分地域處于低緯度亞熱帶，蔬菜生長的氣候條件較好，太陽能較佳開發(fā)區(qū)（年輻射量5500—6000Mj/m2）和可開發(fā)區(qū)（年輻射量5000—5500Mj/m2）建光伏蔬菜大棚，雖然發(fā)電量較甘肅某蔬菜大棚有所減少，但是可在不影響蔬菜生長的情況下，適當增加光伏組件布置面積，加大裝機容量予以彌補。

　　（3）目前晶體硅光伏組件效率（14—15%）比非晶體硅薄膜光伏組件效率（6—8%）高出約一倍，若上例改用晶體硅光伏組件，則裝機容量可大幅度增加，從而實現規(guī)模化效應，提高經濟效益。

　?。?）目前晶體硅光伏組件價格已降至4—5元/W。薄膜光伏組件價格優(yōu)勢不復存在。晶體硅光伏組件價格的大幅度下調，為光伏蔬菜大棚創(chuàng)造盈利空間。

　　（5）據《發(fā)改委關于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產業(yè)健康發(fā)展通知》，國家對2013年9月1日以后備案的光伏發(fā)電企業(yè)的分區(qū)標桿電價作了調整：云南集中式光伏發(fā)電電價為0.95元/kWh，略低于上例采用的電價1元/kWh。

　　（6）云南位于低緯度地區(qū)，大部分地域處于亞熱帶，蔬菜生長的光、熱等氣候條件與甘肅有很大不同。蔬菜的品種多，產量高，蔬菜經營收入將高于甘肅。

　　經上述調整后，初步計算并結合分析后認為，云南地處北半球有效輻射最強地帶，光、熱條件為發(fā)電和蔬菜生產創(chuàng)造十分有利條件，發(fā)展光伏蔬菜大棚的前景應當看好。

　　1.2蔬菜大棚經營模式

　　蔬菜大棚的經營模式：

　　由圖1可知，蔬菜大棚經營模式包括內部管理、對外協(xié)作和銷售三個部分。內部管理以建設、經營高效生態(tài)大棚為中心，生產有機蔬菜和高附加值苗木、水果。對外協(xié)作以獲得高校和科研院所的技術支持為主要合作方式。銷售以打通渠道為手段，創(chuàng)立品牌為核心，經營內銷、出口、禮品、特供、訂單種植等業(yè)務。

　　此外，光伏蔬菜大棚所發(fā)一部分電量供大棚內部用電，其余電量均可上網并獲得收益。自用和上網電量均可享受國家的優(yōu)惠政策。

　　1.3 光伏蔬菜大棚光伏組件布局方案

　　光伏蔬菜大棚頂上的光伏組件布局方案與蔬菜的品種、作物的地面布局、當地太陽能資源和氣候條件等多種因素有關。目前尚無成熟的、普遍適用的光伏組件布局方法可供借鑒。既要滿足蔬菜和果木生長需要的光、熱，又能擴大光伏組件布局面積，增加裝機容量，是光伏蔬菜大棚領域值得深入研究的課題。

　　蔬菜大棚通常為長方形，以長方形的長邊呈東西向、短邊呈南北向的大棚，是最適合改造成光伏蔬菜大棚的布局方案。

　　對于長方形的長邊不呈東西向的蔬菜大棚，改建為光伏蔬菜大棚時，需對大棚朝向進行調整；或不進行調整，在棚頂上安裝光伏組件時應朝向南方，但其結構和施工都比較復雜，投資較大，非特殊情況不應采用。

　　光伏蔬菜大棚光伏組件布局，以長方形短邊呈南北向的“人”字形頂棚為例，通常只在南向坡布置光伏組件；當棚頂坡度較小時，棚頂兩面均可布置光伏組件。

　　常見光伏組件布局型式，可歸納為如下4種，詳見下圖，圖上深色圖案為光伏組件。

　　上圖為南向坡光伏組件布置情況，近屋頂部分橫向連續(xù)布置，其余部分按蔬菜生長需要不規(guī)則布置。

　　上圖為非晶體硅薄膜透光光伏組件，在南向坡縱向成列連續(xù)布置情況，橫向列間距較小。

　　上圖為“人”字形頂棚坡度較小時，靠近屋頂兩邊光伏組件布置的情況。

　　上圖為大面積“人”字形連續(xù)頂棚，南向坡縱向成列晶體硅光伏組件布置情況，橫向列間距較大。

　　此外，大棚南向立面，可采用幕墻式或陡安裝傾角方式布置光伏組件。

　　2光伏蔬菜大棚的效益

　　2.1改善蔬菜生長條件

　　（1）實現大棚內夏季降溫，冬季保溫、升溫。

　　由于夏季高溫，光伏蔬菜大棚上的光伏組件吸收了部分光能，降低和阻隔進入溫室的能量，從而抑止午間溫度過度上升，使眾多品種的蔬菜正常成長。冬季，光伏大棚結構上可阻隔大棚內熱量散失，可降低夜間大棚內溫度下降的速度，從而起到保溫、升溫的作用。夏季降溫和冬季保溫、升溫，使眾多品種的蔬菜能正常成長，從而增加蔬菜的產量。

　　（2）通常大棚內安裝自然通風系統(tǒng)、LED補光系統(tǒng)和滅蟲系統(tǒng)。自然通風系統(tǒng)可調節(jié)大棚內溫度和空氣循環(huán)速度，改善蔬菜生長環(huán)境。LED補光系統(tǒng)可增加夜間照明，延長光照時間，提升大棚內溫度，縮短生長周期，蔬菜增產效果明顯。殺蟲燈、新型滅蟲板等滅蟲系統(tǒng)，可減少90%的農藥用量，實現無公害蔬菜生產。

　?。?）大棚內除自然通風、補光、滅蟲系統(tǒng)外，還可根據需要，安裝內循環(huán)、移動苗床、灌溉（滴灌、噴灌等）、降溫以及供熱等多種系統(tǒng)。各系統(tǒng)可由計算機實現智能化管理，可使蔬菜、果木、苗木生長處于最適宜的可控的生長狀態(tài)。

　　（4）光伏蔬菜大棚具有有效的抗強風、暴雨、冰雹和病蟲害的能力。

　　2.2.光伏發(fā)電及其節(jié)能減排效益

　　以光伏蔬菜大棚光伏發(fā)電裝機容量10萬kW為例，初步估算，每年可為國家提供清潔的可再生能源1.2億kWh， 企業(yè)每年電費收入約1.1億元；其次，每年可節(jié)約標煤約4萬t，減排溫室氣體CO2約9.5萬t，還可減排大量SO2、NOx和煙塵等各種有害物質。

　　此外，光伏蔬菜大棚還可節(jié)約原塑料蔬菜大棚每年更換塑料薄膜等材料費用。

　　2.3普及科學種植知識

　　光伏蔬菜大棚集生產、觀光旅游、采摘、示范于一體，擴大宣傳，展示農業(yè)現代化的勃勃英姿，是普及科學種植知識的重要窗口。

　　綜上所述，可以得到如下認識：

　?。?）光伏蔬菜大棚為實現智能化控制、反季種植、精品種植、高效種植和科學種植創(chuàng)造條件，使蔬菜生長處于可控狀態(tài)，為蔬菜的增產、品種的增加和質量的提高創(chuàng)造條件。

　?。?）光伏蔬菜大棚不占用土地，擺脫了光伏產業(yè)發(fā)展的制約因素。它把光伏發(fā)電和蔬菜生產有機的結合起來，為國家提供大量清潔的可再生能源，應成為光伏發(fā)電產業(yè)發(fā)展的重要方向。

　?。?）云南具有豐富的光照資源和蔬菜生長的良好氣候條件。光伏蔬菜大棚在云南具有良好的發(fā)展前景。

　　3.關于在云南投資光伏蔬菜大棚的認識和建議

　　3.1關于投資

　?。?）光伏蔬菜大棚是以經營蔬菜、苗木和水果為主業(yè)，光伏發(fā)電為輔業(yè)。要獲得投資效益，必須具備掌握蔬菜、苗木和水果等生產技術的人才和一整套科學管理方法。目前不具備這些條件的企業(yè)，建議與有關單位合作，以國有蔬菜生產企業(yè)、農業(yè)院校的農場為優(yōu)選對象，以解決人才、技術和投資問題。也可采用大棚投資按適當比例分攤，蔬菜生產、光伏發(fā)電分別經營的管理模式。

　　大棚上的光伏發(fā)電量，除優(yōu)先供應大棚內蔬菜生產需要用電外，其余大部分電量以上網為主。

　?。?）在云南投資光伏蔬菜大棚，建議選擇地形平坦、規(guī)模較大、水源條件較好、大棚長邊呈東西向的塑料蔬菜大棚，以合資的方式將原塑料蔬菜大棚改造成光伏蔬菜大棚，除提供大量清潔的可再生能源外，還實現了科學種植，提高產量，增加品種，擴大銷路，作為企業(yè)多種經營的一個部門。

　　（3）若投資新建光伏蔬菜大棚，首先要解決蔬菜的銷路問題。建議充分利用云南有利的地理優(yōu)勢，研究從建立出口泰國等東南亞國家的蔬菜基地入手，逐步打開局面，形成較大規(guī)模的科學種植產業(yè)，作為企業(yè)多種經營的方向。

　　3.2大棚光伏組件布局方案

　?。?）云南地處低緯度地帶，太陽高度角較大，輻射強度較大；空氣質量較好，無沙塵暴和工業(yè)煙塵等；環(huán)境為蔬菜和果木生長提供的光照和熱量，遠超過生長的需要。因此，光伏蔬菜大棚上的光伏組件布局面積和裝機容量可比中、東部地區(qū)為大，是云南發(fā)展光伏蔬菜大棚的有利條件。

　?。?）云南地處北緯21008′—29015′，屬低緯度地區(qū)，光伏組件的最佳安裝傾角，大致在所在地緯度±（1—20）范圍內變化。因此，云南光伏蔬菜大棚上“人”字形棚頂南向坡度較小。適當延長南向坡，縮短北向坡，形成不對稱“人”字形棚頂，有利于增加光伏組件布置面積和裝機容量，為實現規(guī)模化效應創(chuàng)造條件。

　　（3）為方便施工、節(jié)省投資和布局整齊美觀，大棚光伏組件布置的結構以采用BIPV（光伏——建筑一體化）為首選形式。

　?。?）目前如何在棚頂上布置光伏組件尚無成熟的經驗可供借鑒，建議先在大棚頂的南向坡，縱向成列連續(xù)布置，留適當的列間距。此方案有利于施工和組件電氣接線。在運行期間，可根據蔬菜、果木生長情況，對光伏組件布局或蔬菜品種和蔬菜的地面布局作適當調整。

　　（5）大棚向陽立面，由于組件安裝傾角較大，發(fā)電量相對較小，是否布置光伏組件，需從技術、經濟等因素進行比較，方可確定。

　?。?）光伏組件分晶體硅光伏組件、非晶體硅薄膜光伏組件和化合物薄膜光伏組件三大類。技術上各有優(yōu)、缺點，光伏組件生產對環(huán)境影響的程度也不盡相同，價格上也有較大差距。具體工程究竟選用哪一種光伏組件，需對多種方案的技術和經濟性進行比較，并結合蔬菜、果木品種等進行綜合分析后確定。

　　3.3爭取當地政府的支持

　　光伏蔬菜大棚作為現代化農業(yè)和科學種田的示范工程，對保障民生需要具有重要作用。它還有利于環(huán)境保護，為可再生能源產業(yè)提供較大的發(fā)展空間，必將引起當地政府的關注。我們應積極爭取當地政府的支持，以利工程順利推進。

　　3.4進行實地調研

　　云南目前尚無建成的光伏蔬菜大棚，要在云南投資光伏蔬菜大棚的企業(yè)，有必要到國內已建的光伏蔬菜大棚進行實地調研，取其所長，避其所短，結合工程具體條件，提出適合于云南建光伏蔬菜大棚的具體方案，為工程科學決策提供依據。

　　3.5關注屋頂光伏發(fā)電型式的另一種延伸——建筑物房頂光伏發(fā)電

　　和光伏蔬菜大棚是屋頂光伏發(fā)電型式的延伸一樣，工業(yè)廠房、展覽舘、展銷館、文化宮、學校以及經濟開發(fā)區(qū)等建筑物房頂光伏發(fā)電，也是屋頂光伏發(fā)電型式的一種延伸。光伏蔬菜大棚建設的實踐和經驗，可為建筑物房頂光伏發(fā)電站起到觸類旁通的作用，同樣值得關注和投資。

　　對于已有建筑物的房頂建光伏發(fā)電站，應按房頂的朝向、坡度、結構、周圍環(huán)境等因素，有選擇地進行。對新建的建筑物，可按房頂建光伏發(fā)電站的要求，統(tǒng)籌考慮選址、設計、建設、用電和上網等環(huán)節(jié)。

　　投資方式可采用建筑物業(yè)主自建、自用，余電上網；也可采用開發(fā)商投資建設，每年支付建筑物業(yè)主房頂租金，或其他合資經營方式。對于大規(guī)模的開發(fā)區(qū)，房頂建光伏發(fā)電站，宜由開發(fā)區(qū)統(tǒng)一考慮籌資、設計、建設、供電、上網等事項。

　　和光伏蔬菜大棚相比，在建筑物房頂上安裝光伏組件的面積和裝機規(guī)模更大，就地消納條件、上網條件和經濟效益更好，發(fā)展前景更加廣闊。