由于光伏电站无遮挡规定的时间为当地真太阳时冬至日9:00—15:00之间,因此冬季农作物的高度要低于前排组件上端到后排组件下端两者之间的连线。这一连线,也就是农业大棚棚顶的设计依据。本文中的分析均局限在这一连线下方的空间。但是,在常规光伏电站中,没有大棚设计的状态下,这一连线并非是限制高度。
假设,光伏电站中,春夏季种植黄瓜,黄瓜的生长匍匐支架可以架设多高?位置怎么确定?如果匍匐支架在春分那一天建设,通过太阳的高度角、方位角计算公式得到本项目所在地安徽宿州3月21日真太阳时9:00的南北向阴影系数R为0.665(可以计算,春分时,物体的南北向阴影系数几乎是不变化的),在下列示意图中,距离与高度差的关系
即可,满足这一关系且植物的枝叶在新的虚连线下方,在春分至秋分时间段内,匍匐支架和农作物就不会遮挡太阳光照射匍匐支架北面的后排光伏组件。同时,匍匐支架也不能高于光伏组件的上端,否则会在夏季早晚时间段遮挡南面的前排光伏组件。
图9 春分至秋分农作物与后排光伏组件相对位置示意图
有了以上分析,我们可以得到结论,合理的种植,可以更高效的利用光伏电站中的土地和阵列之间的空间,这可以提高农业生产收益。
由于常规光伏电站中光资源分布分析是其他各种农光互补光伏电站中光资源分析的基础,因此本文给出了较为详细的模拟过程和分析结果。虽然我们可以得到不同时间不同区域的时间空间光照辐射量,但是由于宏观上光线只能直线传播的物理特性,不能具备水、空气一样的流动性,因此,光伏阵列中任何一处的种植物都会影响除上方空间以外附近其他空间的光照情况。
光伏阵列间的光照分布,又符合了农业生产中的套种技术,套种的农作物中,较高大的喜阳农作物影响较低矮喜阴或对光资源需求少的农作物,比如玉米和芭蕉芋、玉米和大豆、棉花和花生等之间的套种。
因此,本文光资源分析的数据,对种植农作物的品种选择、其他植物(如花卉)的品种选择、光资源量对农光物产量的预测性等有非常重要的参考价值;另外,在光伏养殖大棚中,或常规电站中养殖的家禽或其他经济性动物,由于动物具有活动性,对光照的空间分布改变小,因此本文的光资源分析,可以匹配动物对生活、生长环境需求的光资源是否可以得到满足。
图10 光伏电站中植物套种设想