薄膜光伏太阳能大棚在杭州的推广前景分析

探索Exploration

薄膜光伏太阳能大棚在杭推广前景分析

刘辉

傅巧娟

沈国正

周毅飞

杭州市农业科学研究院

薄膜光伏太阳能大棚是近两年来刚刚兴起的将现代设施农业大棚、薄膜光伏太阳能发电和LED光照结合起来，既能运用农地直接低成本发电，也不影响大棚内农作物正常生长的一种新型设施农业大棚，它开启了低碳农业发展的新模式，具有良好的经济效益和生态效益，发展前景十分广阔。

随着我国太阳能薄膜电池板制造技术的快速发展，用透明的太阳能光伏薄膜替代传统的大棚薄膜，应用在设施农业大棚上已成为可能。薄膜光伏太阳能大棚是通过薄膜分光技术将太阳辐射分为植物需要的光能和用于太阳能发电的光能，或用太阳能发的电能转化为植物生长所需要的光合有效辐射能（如棚内采用LED灯作为补光），既满足了植物正常生长的光照需要，又能实现光电转换，实现了低成本光能发电。

农业大棚会用遮阳网来减低紫外线辐射。薄膜式太阳能大棚顶上的薄膜式太阳能电池能吸收波长小于600nm的光子发电，因此不必在大棚顶上加装遮阳网。此外，薄膜光伏太阳能大棚可以根据植物生长的需要控制棚内温度、湿度、光照度，科学调整植物生长的最佳环境，是集农业生产、太阳能发电为一体的智能化新型设施农业大棚。同时，晶硅组件受硅片原材料尺寸的限制，组件尺寸比较单一。相较而言，非晶硅薄膜式太阳能电池是沉积在玻璃衬底上的，可以根据不同农业大棚的要求实现任意尺寸的随意切割，能够更好地满足客户多种农业大棚的定制化需求。

传统太阳能发电需占用大量的土地，这对于土地资源有限的中国来讲是一个不容忽视的问题。而薄膜光伏太阳能发电农业大棚可以充分有效地利用土地资源，使农业用土地资源利用最大化。因为薄膜式光伏太阳能大

薄膜光伏太阳能大棚的特点和优势

薄膜光伏太阳能大棚顶上装设有非晶硅薄膜式太阳能电池，用来发电的非晶硅厚度不到0.5微米，不及传统晶硅太阳能电池厚度的百分之一，使原来无法穿透晶硅太阳能电池的太阳光可以透过非晶硅薄膜太阳能电池照射到棚内的植物，太阳光中植物生长所需要的波段在穿透大棚屋顶的太阳能电池板后被植物吸收，植物生长所不需要的波段则部分被太阳能电池吸收发电，部分转换成热能加温农业大棚。植物进行光合作用主要是利用波长为610nm－720nm（波峰为660nm）的红橙光，而绿色光是植物生长所不需要的波段，绿色光被大棚顶上的太阳能电池吸收发电并不会影响植物生长。紫外线也是植物生长所不需要的波段，甚至会破坏植物，一般

棚是在不影响设施农业生产的条件下，充分利用大棚顶部空间开展太阳能发电，可以为当地电网提供电力，很好地实现节约土地资源，节能减排，真正实现低碳农业，多重经济效益显现，而且与传统太阳能电站相比，电站可以建在人口密集区，减少了输电过程中的电量损耗。

此外，长期以来，我国光伏太阳能产业过度依靠“来料加工”和“海外市场”，据了解，我国薄膜光伏太阳能电池加工企业高达70%的产值依赖出口，有些企业甚至高达90%。近年来，我国设施农业发展迅速，设施农业大棚面积巨大，如将薄膜光伏太阳能电池板应用于设施农业大棚，设施农业大棚有望成为薄膜光伏太阳能电池转向内销市场的一个突破口，市场规模巨大。薄膜太阳能电池的这一用途，有望改变光伏产业的发展态势。

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杭州科技

薄膜光伏太阳能大棚在杭州的推广前景分析

薄膜光伏太阳能电池板应用于设施农业大棚的市场价值2009年为95亿日元，在日本政府补助政策的相关刺激下，这一市场到2020年有望增长到420亿日元。近两年来，薄膜光伏太阳能农业大棚在我国也才刚刚起步，目前仅在山东寿光、河北承德、江苏（南京、常州和泰

薄膜光伏太阳能大棚发展现状

近年来，随着太阳能薄膜电池制造技术的快速更新，非晶体硅薄膜式太阳能电池已经在德国、美国、日本等发达国家广泛运用于设施农业大棚。据了解，在日本，

州）、江西上饶和鹰潭、湖北武汉、青海乐都、宁夏中卫以及海南三亚等地建有小规模的示范大棚或已立项正在建设中(表1)，其中部分建成的薄膜光伏太阳能大棚已实现了与当地电网的并网发电。

表1目前我国薄膜光伏太阳能大棚应用情况

建设地点

建设规模

建设企业

河北保定天威保变电气股份有限公司

山东维坊华天新能源集团公司

投资规模（人民币）

投资构成

运行状态

山东寿光山东寿光河北承德江西上饶江西鹰潭江苏常州和泰海南三亚

1亩17千瓦100亩700千瓦

40万元

不祥

政府投资政府投资政府和企业投资

政府投资政府投资政府投资政府投资

建成，能发电

在建项目签约，在建建成，能发电建成，已并网发电

在建

部分建成发电，部

分在建前期10亩已建成

发电建成审批完成，在建已建成发电，应用设施农牧业已建成发电

在建

10万亩120兆瓦河北卡能光伏科技有限公司20亩100千瓦10亩60千瓦30亩100千瓦50亩200千瓦

台湾光宝绿色能源股份有限公司台湾光宝绿色能源股份有限公司宁波金太阳光伏科技有限公司宁波金太阳光伏科技有限公司

30亿元500万元300万元

不祥不祥

江苏南京辽宁大连湖北武汉青海乐都宁夏中卫广西贺州

200亩60千瓦0.5亩2千瓦

鸿达温室

北京中锦阳科技有限公司

不祥不祥

政府和企业投资

政府投资政府和企业投资

政府投资政府投资政府和企业投资

3000亩2.1兆瓦武汉广源光伏太阳能科技有限公司20亩，200千瓦5亩4千瓦1000亩4兆瓦

福建均石能源集团中国恩菲工程技术公司中国科学院“霞光工程”

5.3亿元

不祥不祥

2亿元

HANGZHOUSCI&TECH

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薄膜光伏太阳能大棚在杭州的推广前景分析

用在设施农业大棚上已得到了一些省市政府领导和专家的共识和重视，同时一些科研院所也在此方面开展相关研究，如中国科学院“霞光工程”与广西贺州合作的“光伏新能源立体农业产业化”项目已经立项并在建设中。

在当前石油价格不断上涨、能源危机频现，全球气候变暖、节能减排已成为时代主旋律的大背景下，大力发展绿色替代能源，发展低碳经济，促进和实现可持续发展，已成为世界各国面临的共同选择。而大力发展太阳能光伏产业，充分利用太阳能发电是解决目前能源危机的最佳选择。薄膜光伏太阳能大棚既是工业项目，又

薄膜光伏太阳能大棚发展的制约

由于薄膜光伏太阳能农业大棚模式在我国才刚刚启动，而且多为示范区，太阳能装机容量普遍较小，目前并没有大规模推广，还存在诸多制约。

前期投入成本较高，农业企业或农民独自承担不起。一块非晶体硅薄膜太阳能电池板（长1.4米，宽1.1米）的内销价格为1000元人民币，如果一亩设施农业大棚顶的2/3面积安装太阳能电池板，仅太阳能电池板至少需30万元人民币，如果再加上安装费、控制器、变电配电箱以及蓄电池等，可能要高达50万元，整个薄器、

膜光伏太阳能农业大棚（玻璃温室类型，内有加温、降温和通风设施）的总投入大概需要近100万元。

薄膜光伏太阳能电池与农作物生产相结合关键技术不成熟。在理论上薄膜太阳能电池的最大吸收波峰与植物光合作用的吸收波峰并不冲突，但目前将这种技术应用在设施农业大棚上，是否能完全不影响植物的正常

是高效农业项目，具有高效利用太阳能发电，实现低碳农业发展和设施农业智能标准化生产等特点，为各地积极落实国家节能减排政策，发展绿色能源，缓解我国能源短缺问题开辟了一个崭新途径，并且对于促进农业转型升级，提高农业企业和农民收入也具有十分重要的意义。随着我国薄膜光伏太阳能电池技术的不断改进，太阳能光伏发电系统成本的逐渐降低，以及薄膜光伏太阳能电池在设施农业应用领域的关键技术攻关，以及国家扶持力度的不断加大，在设施农业大棚上的应用前景会非常广阔。

杭州市设施农业发展迅速，设施农业大棚面积可观，为发展薄膜光伏太阳能大棚提供了基础条件。据统其中高计，杭州各类设施栽培大棚面积有近6万余亩，规格的大棚（玻璃温室）已超过2万余亩，而目前杭州市所有设施栽培大棚均以塑料薄膜或普通玻璃覆盖为主。杭州地区光照比较充足，日照时数1800～2100小时，年

薄膜光伏太阳能大棚在杭州的推广前景分析

38家，形成太阳能电池产量约255MW，实现销售产值26.17亿元，杭州市太阳能光伏产业的基础为大面积发展薄膜光伏太阳能大棚提供了有力的技术支撑。

杭州要优先发展设施农业，除了这两个硬优势，还应该在以下几方面开展工作，促进光伏太阳能大棚产业的发展。

首先，要提高政府相关部门对发展薄膜光伏太阳能大棚的重视，加大财政资金资助比例。在取得共识基础上，为了更好地推动薄膜光伏太阳能大棚在杭州市的应用与推广，使农民得到更多实惠，建议政府在参照“金太项目补助50%的基础上，将资助比例提高阳示范工程”到70%或更高。

其次，建议政府科技部门设立专项资金，优先资助企业或科研院所联合开展相关技术研究。由于薄膜太阳能智能化立体农业是发展现代农业的一种新模式，也是一种新的探索，需要得到政府的大力支持，以及相关企业和科研院所的合作与共同研发。其中薄膜太阳能电池分光性及其在农业大棚上的应用技术是提高太阳能利用效率的关键技术，研究内容涉及工、农业领域的多个学科，研究内容多、投入大，需要集成各方面的科技力量联合攻关，因此建议将薄膜太阳能电池在设施农业大棚

光伏发电系统相结合应用在设施农业领域尤其是智能化的植物工厂，可以大幅度减少农业温室大棚对对常规能源的依附，实现设施农业的高效生产，必将是未来智能化植物工厂的一个重要发展方向。要鼓励企业和科研院所加强光伏太阳能电池与LED在设施农业上应用的集成研究，一方面可以提升杭州市设施农业的装备水平，为发展科技含量较高的智能化立体精品农业提供新型、高效、节能、环保型的农业装备，同时也为光伏太阳能产业和LED产业的可持续快速发展开拓广阔的国内市场。

最后，要加强与电力部门沟通，为薄膜光伏太阳能大棚大面积应用提供并网技术支持。由于薄膜光伏太阳能大棚的发电量存在与大棚内植物生产相应设备如风机、水泵、喷灌系统等用电量并不相匹配的时期，因此大棚内电网也需要接入当地电网，需要当地电力部门的支持与配合，降低一定入网条件，提拱技术支持。

薄膜光伏太阳能大棚的出现，为加快发展杭州市现代农业，提高杭州市设施农业装备水平，促进杭州市农业转型升级，优先发展低碳农业和智能化立体农业提供了良好的契机。薄膜光伏太阳能发电系统的寿命为一般使用过程中无需投入。随着薄膜光伏为20年－30年，