一、太阳能发电技术
太阳能发电技术,是利用太阳能电池将光能直接转化为电能的技术。
其核心是光伏效应,即半导体材料在吸收光子能量后产生电子—空穴对,从而产生电流。
因为其产生的电流是直流电(DC),而我们日常生活用电是交流电(AC),所以就需要通过逆变器转为交流电,这个能量转换过程为:
光能⟶直流电⟶交流电
如果是商业光伏发电,可能会涉及到长距离传输以及分配到市政电网中,这时就需要通过变压器再流经电网,最终才能到达用户家里。
日常生活中,光伏的应用非常广泛,我们最常见的屋顶光伏(居民住宅、学校、医院、工厂等),就是对太阳能的高效利用,可以节约不少的电费支出。
除此之外还有光伏路灯、交通信号灯、沙漠光伏电站、水面漂浮式光伏、农业光伏(大棚屋顶、鱼塘上方等)。
特别是水上光伏,应用在河流、湖泊等水面上,能够减少水分流失,保护生态水资源。
值得肯定的是,农业光伏在我们国家的发展潜力是巨大的。
二、农业与太阳能的智能结合
农业光伏就是一种将太阳能光伏技术与农业相结合的创新方法。
它的结构是非常简单,由光伏组件(太阳能电池板)、逆变器、带调节功能的支架系统、线路、储能装置(光伏电站)组成。
目前国内绝大多数平原地区的年光照量是非常高的,即太阳能资源是非常丰富的。
如何评估一个地区是否符合太阳能发电站的建设,需要一些计算来提供依据。
首先,光伏组件在标准测试条件下能够达到的最大功率输出有一个峰值:p(峰值)。
但是,实际发电量通常低于MWp(兆瓦峰值),因为实际条件(如温度、日照强度、角度、灰尘等)与标准测试条件是不同的。
一般来说,实际发电能力需要乘以光伏系统的性能比(PR, Performance Ratio),通常在75%~90%之间。
如果某光伏电站的装机容量为 50 MWp,且当地的性能比(PR)为 85%,并且年日照时数为 1500小时,那么其年发电量估算为:
50MWp×0.85PR×1500小时=63,750MWh
这样就能预算出安装的太阳能光伏电站年发电量,从而选择合适的方案,对项目起到良好的评估作用。
要知道农业耕地的有效播种面积并不是100%的,土地分陇、每户之间界线等都存在浪费耕地的情况。
通过合理的布置安装太阳能板,比如根据机械设备的大小来确定支架的间距等。
基本上能保证85%以上的耕地是不浪费的,即安装太阳能发电装置对土地的侵占极小。
在空间上的利用上采用高支架、悬空吊架等方式,不仅能保证大型作业机械能够顺利完成农业任务,还能保证粮食作物有足够的光照时间。
随着,光伏技术的应用发展,每组太阳能板都装有智能跟踪器,可以根据太阳的移动自动调节角度。
这样,就能保证太阳能板能够吸收足够的光能,从而提高发电效率。
这种太阳能板与农业结合的方式,有很多优点,特别是对农民是有利的。
农民可以通过租赁土地给光伏运营商获得额外收入,这部分收入可以用来农作物种植投入,实现低投入高收入的循环机制。
除了能增加农民的收益外,光伏发电的零排放特性非常符合农业可持续发展的理念。
同时,光伏发电装置在使用寿命结束后,非常便于更换或者拆除,对土地的影响极小。
而且还能减少地表水分蒸发,降低灌溉需求,特别是在干旱地区的效果更明显。
近年来,太阳能板的升级迭代,出现了柔性太阳能板、半透明太阳能板等,这些技术上的突破将会加快农业的“光伏+”进程。
不远的将来,在政策和技术的扶持下,太阳能终会普及使用,这将进一步优化和升级新的农业经营模式。