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一、前言
在农业现代化进程中，光伏项目与农业大棚设施的创新融合展现出了巨大潜力。太阳能光伏发电系统与农业大棚相遇，在不改变土地利用性质的前提下，实现光伏电站的建设，并能使二者相得益彰，和谐并行发展，创造出独特的发展优势。其一，棚上光伏发电、棚下种植、养殖，提高了土地的综合利用率；其二，一部分光伏发电量可就地消纳，减少了输电线路上的损耗；其三，发展规模化、集约化的设施农业，项目整体经济效益高。
为此，本文将介绍国内常见的光伏农业大棚的棚型，针对各类棚型，推荐合理的农作物种植方案及光伏建设方案。
二、农业大棚类型
根据农业设施大棚的结构分类，一般分为：玻璃温室、联排棚、双膜双立柱棚、春暖阴阳棚、冬暖阴阳棚、砌砖冬暖棚。
（1）玻璃温室实景图
（2）联排棚实景图
（3）双膜双立柱棚效果图
（4）春暖阴阳棚实景图
（5）冬暖阴阳棚实景图
（6）砌砖冬暖棚效果图
三、组件布置方案
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根据组件的安装位置和遮挡程度，分为：不遮挡、部分遮挡、全遮挡的组件布置方案。
（1）部分遮挡型，组件布置在前屋面
适合北方地区越冬种植，春、冬季节白天光照强，夜间温度低，电池板白天可以为植物遮挡过强的光照，夜间前屋面加盖保温棉被，在良好的墙体保温条件下，为温室创造适宜的环境，种植一些不喜强光、高温的叶菜蔬菜。
（2）全遮挡型，组件布置在前屋面
温室内部几乎没有光照，温度变化较为平衡，种植品种可选耐阴的食用菌，如平菇、金针菇、白灵菇、香菇等，以及植物药材，如三七、人参、西洋参等。
（3）不遮挡型，组件布置在后屋面
光伏支架生根于温室后墙上，或是支架立柱直接落地，组件选型不受限制，电池板成了温室的附属构件，不改变温室原有的采光和种植模式。适合高纬度地区越冬蔬菜种植。但是，由于组件安装高度较高，为了不影响后排温室的采光，温室之间的间距要加大，一定程度上造成了土地利用率的下降。
（4）光阴阳棚型
以传统棚的北墙体为共用墙，增建一个长度相同但采光面朝北的棚，两棚一体称之为阴阳棚。阳棚在白天掀草帘补光增温，适宜种植喜光品种；阴棚采光条件差，温度变化较为均衡，可栽培食用菌、西洋参等耐阴品种。
光伏支架生根于棚内的基础，支架立柱可兼做后墙结构柱，中间采用钢柱架高光伏组件，钢柱两侧采用拱形钢架作为农业大棚的骨架，中间通过檩条作为屋面封膜的支撑。电池板对阴棚起到一定的遮光作用。组件选型不受限制，阴棚光伏组件的阴影范围之内，因此土地利用率高。
（5）连栋大棚结构的光伏农业大棚
连栋光伏农业大棚大多数为部分遮光型，建设在中、低纬度地区，因全年温度和光照强度变化都较小，日照充足，昼夜温度变化小，棚内温度变化均衡。可采用双玻晶硅组件或薄膜组件，双玻组件可使室内的光照更均匀，接近或达到无阴影效果，设计时应根据棚内作物对光照需求合理排布电池板。
连栋光伏农业大棚结构型式：由钢柱、三角形钢屋架、排水天沟、屋面檩条构成。屋面荷载通过拱架或屋架传到天沟，天沟传至钢立柱，最终传至基础。天沟采用U型截面，天沟除担负排水作用外，也作为钢梁承担结构受力。铺设电池板后，钢结构承载能力要增强，比原塑料大棚抗风增强。
（6）敞开式光伏农业大棚
大棚的主体结构采用门式钢架结构，门式刚架上部架设檩条固定光伏组件，组件与组件间的缝隙可不做密封防水处理。大棚钢结构支架安装位置相对较高，主要是保证大棚内部的车辆通行、农业种植机械的操作等要求。
将光伏支架升高，底端距地面1.5m以上，前后排间距适当加宽，8m以上，保证作物生长空间和农业机械的作业空间，地面上可根据土壤、气候条件种植大地作物。
（7）畜牧养殖光伏棚舍
禽畜养殖棚舍多为简易式的钢架结构，由钢立柱，横向钢梁，屋面檩条构成，屋顶铺设彩钢保温复合板的轻型保温材料，四周墙体根据当地气候环境采用砖砌墙、水泥复合板或夹心彩钢板。
在养殖棚舍的结构设计之初，将附加的电池板荷载考虑进去，沿屋顶光伏组件平行铺设光伏组件，采用利用夹具与彩钢瓦肋边固定，也就构成一座屋顶电站。
在保温性能要求不高时，光伏组件也可直接做棚舍屋顶的围护材料，与屋面檩条通过压板或螺栓固定，组件之间缝隙采用密封条及结构胶做防水处理。
四、农作物种植品类推荐
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（1）针对双膜双立柱棚，推荐包括：香菇、秀珍菇、木耳等食用菌
（2）针对春暖阴阳棚，【阳棚】推荐包括：芦笋、蓝莓、无土栽培草莓、葡萄、养心菜、杨菠菜、天葵等；【阴棚】推荐包括：铁皮石斛、天麻、西洋参、太子参等
（3）针对冬暖阴阳棚，【阳棚】推荐包括：西红柿、黄瓜、西兰花、樱桃番茄、彩叶复叶槭、金叶马褂木、红叶皂荚、金叶水杉、彩色马蹄莲、切花月季、非洲菊；【阴棚】推荐包括：香菇、秀珍菇、木耳、豆苗菜等
（4）砌砖冬暖棚，推荐包括：西红柿、黄瓜、西兰花、樱桃番茄、彩叶复叶槭、金叶马褂木、红叶皂荚、金叶水杉、彩色马蹄莲、切花月季、非洲菊等
五、光伏项目特殊点
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（1）大棚内湿度一般60%以上，在钢构表面、大棚膜面易冷凝、结露。这种高湿环境对钢结构本体存在腐蚀，对布置在大棚内的光伏组件、接线盒、电缆、桥架、逆变器等的安全稳定运行存在隐患，如降低设备绝缘强度、造成导电金属或电路板腐蚀、降低使用寿命、造成电气短路故障等，尤其是光伏组件。
（2）设备安装、维护难度大，光伏农业一体化项目光伏组件安装在农业大棚棚顶，一般高度在2.7m-4.5m，进行安装、维护或更换难度大，组件、逆变器、电缆等发生故障时，人工巡检难度较大，难以及时发现。
（3）光伏农业大棚无法实现标准化设计，光伏农业大棚进行模块化设计，难度较高，有时甚至会影响到设备选型。
（4）大棚结构设计的特殊性。农业温室大棚的设计使用年限为15年；光伏电站设计规范要求电站使用年限在25年以上，结构设计时要按50年考虑。光伏电池板替换了塑料薄膜，大棚结构承担荷载增加，应进行结构建模计算，重新分析构件受力，在满足结构安全、50年使用寿命的条件下，尽量采用轻型钢材，如冷弯薄壁卷边槽钢、Z型钢、几字钢等，降低结构用钢量、控制成本。
