日本：光伏+農(nóng)業(yè)相得益彰 利用太陽能板實(shí)現(xiàn)水果種植

磐城市利用荷蘭的栽培技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)法人Tomato Land Iwaki(位于福島縣磐城市)采用農(nóng)業(yè)先進(jìn)國(guó)荷蘭的栽培技術(shù)，在玻璃溫室中實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定生產(chǎn)。年產(chǎn)量大約為番茄900噸、生無花果30噸、辣椒粉20噸、草莓20噸等。

在銷售方面，Tomato Land Iwaki專注于市場(chǎng)出貨量發(fā)展自己的航線，目前大約有一半正在轉(zhuǎn)向直銷和網(wǎng)購(gòu)等銷售方式。

除了用于提高產(chǎn)量的尖端自動(dòng)化和尖端技術(shù)之外，Tomato Land Iwaki于 2012 年 6 月引入了農(nóng)用型太陽能發(fā)電設(shè)備。 安裝了7套Fujipream跟蹤支架系統(tǒng)的硅晶太陽能電池板共18.375kW，在支架下種植了15個(gè)品種260株藍(lán)莓苗。

農(nóng)用型太陽能發(fā)電是在農(nóng)田上架設(shè)立柱，在上部空間安裝光伏發(fā)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)電之間的陽光共享。 除了出售農(nóng)作物的收入外，農(nóng)家還可以用通過出售電力和私人發(fā)電的收入來進(jìn)一步改善農(nóng)業(yè)管理。

Fujipream，東麗工程，TMEIC等提供技術(shù)支持

Tomato Land Iwaki 于 2011 年 3 月東日本大地震后，通過Fujipream將農(nóng)用型太陽能發(fā)電引入了磐城市。由于創(chuàng)始人出身農(nóng)民，F(xiàn)ujipream從進(jìn)入太陽能電池板制造開始就專注于平衡太陽能發(fā)電和農(nóng)業(yè)的太陽能共享(農(nóng)業(yè)型太陽能發(fā)電業(yè)務(wù))，并一直從事示范實(shí)驗(yàn)，除了停車場(chǎng)，F(xiàn)ujipream自主研發(fā)的太陽追蹤式支架系統(tǒng)的面板也提出了農(nóng)業(yè)型應(yīng)用。

在捐贈(zèng)太陽能發(fā)電設(shè)備時(shí)，F(xiàn)ujipream 將免費(fèi)提供給磐城市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，以及將其用于為大型農(nóng)業(yè)設(shè)施供電，并在安裝設(shè)備的場(chǎng)所生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品。

作為安裝候選，市提出了由4個(gè)小組組成的中央批發(fā)市場(chǎng)，在市內(nèi)進(jìn)行1公頃以上的大規(guī)模設(shè)施園藝，并與各小組共同協(xié)商調(diào)查設(shè)置位置等。安裝工作于 2012 年 4 月開始，并于同年 6 月完成。

固定式和跟蹤式太陽能電池板、追蹤式支架系統(tǒng)也由Fujipream制造，該公司還為整個(gè)電廠提供EPC(工程、采購(gòu)、施工)服務(wù)。使用的功率調(diào)節(jié)器 (PCS) 由東芝三菱電機(jī)工業(yè)系統(tǒng) (TMEIC) 制造，功率調(diào)節(jié)器將用于固定型和跟蹤型。施工工作則交給東麗工程(東京都中央?yún)^(qū))來進(jìn)行。

包括固定型和跟蹤型在內(nèi)的項(xiàng)目總成本約為4億日元。固定式太陽能發(fā)電業(yè)務(wù)已被農(nóng)林水產(chǎn)部“區(qū)域回報(bào)型可再生能源早期示范建設(shè)項(xiàng)目”納入補(bǔ)貼項(xiàng)目，部分利潤(rùn)將用于區(qū)域回報(bào)類型業(yè)務(wù)。具體而言，售電收入的5%將用于改善福島縣磐城農(nóng)業(yè)高中的培訓(xùn)環(huán)境。

跟蹤型設(shè)備是由Tomato Land Iwaki 自己從金融機(jī)構(gòu)貸款建造的。

如果農(nóng)用太陽能發(fā)電走上正軌，“農(nóng)業(yè)收入”+“售電收入”的新型農(nóng)業(yè)將成為可能。除了本地生產(chǎn)本地消費(fèi)能源外，如果將售電收入再投資于區(qū)域振興，可能會(huì)成為催生新產(chǎn)業(yè)的動(dòng)力。

太陽能板實(shí)現(xiàn)水果種植的實(shí)例

在20 kW 的面板下每年收獲 1 噸藍(lán)莓

將15 塊太陽能電池板安裝在一個(gè)單元中，太陽將由一個(gè) 2 軸操作系統(tǒng)跟蹤。 15 塊面板之間留有間隙，以便陽光可以從中穿過。 由于太陽的路徑是根據(jù)日期和時(shí)間自動(dòng)計(jì)算的，因此即使在多云和幾乎沒有直射光的情況下也可以跟蹤太陽。

與太陽能電池板固定的情況相比，發(fā)電量將增加1.4至1.5倍。 所有產(chǎn)生的電力都在農(nóng)場(chǎng)設(shè)施內(nèi)部消耗。 本項(xiàng)目在運(yùn)行中的兩年間，幾乎沒有故障，只更換了一個(gè)傳感器的相關(guān)部件。

藍(lán)莓樹不是直接種植在跟蹤系統(tǒng)下方的地面上，而是植根于盆栽泡沫樹脂培養(yǎng)基中，并通過管道進(jìn)行水培栽培。 從栽培第二年夏天開始，一個(gè)夏天就出貨了約1噸。但根據(jù)研究，發(fā)現(xiàn)一些陰影對(duì)收獲沒有顯著影響。

在輸出功率為 1 MW 的面板下種植 1500 個(gè)無花果

一個(gè)跟蹤系統(tǒng)將 25 個(gè)太陽能電池板(總共 5.5kW)連接到一個(gè) 5m 高的柱子上。 與早先建設(shè)的藍(lán)莓農(nóng)場(chǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)施相比，增加了單位臺(tái)數(shù)，擴(kuò)大了規(guī)模。 2 軸跟蹤系統(tǒng)也得到了改進(jìn)。 計(jì)劃是在面板下方的空間種植和培育約 1,500 棵無花果。它是日本最大的農(nóng)場(chǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)施之一。

2013年農(nóng)林水產(chǎn)部放寬了對(duì)農(nóng)用太陽能發(fā)電的規(guī)定，在發(fā)電設(shè)備陰影導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)的前提下，暫時(shí)將支柱基礎(chǔ)轉(zhuǎn)為農(nóng)田。 一項(xiàng)文獻(xiàn)調(diào)查的結(jié)果顯示，無花果種植幾乎不受臨時(shí)陰影的影響。

磐城市建設(shè)日本最大的農(nóng)用式太陽能發(fā)電站

Tomato Land Iwaki 負(fù)責(zé)人本木說：“我對(duì)太陽能共享感興趣很久了，所以我借此機(jī)會(huì)獨(dú)立研究，并開始調(diào)查即使在面板的陰影下對(duì)生長(zhǎng)也幾乎沒有影響的作物。蔬菜在陰影中生長(zhǎng)雖然很容易脫落，果樹可能會(huì)被遮蔭，但對(duì)果實(shí)的生長(zhǎng)影響沒有那么大。水稻也相對(duì)不受陰影的影響。

基于藍(lán)莓的成功，Tomato Land Iwaki 決定開始發(fā)展更大規(guī)模的農(nóng)業(yè)型太陽能發(fā)電業(yè)務(wù)。

2014 年 12 月 8 日，Tomato Land Iwaki 在磐城市平下神谷南部的農(nóng)場(chǎng)建造了一個(gè)約 1MW 的大型太陽能發(fā)電廠，并舉行了竣工儀式。關(guān)聯(lián)公司Agripark Iwaki的草莓園的一部分被改建為農(nóng)田。安裝了 75 個(gè) Fujipream 跟蹤太陽能發(fā)電系統(tǒng)(共 412.5kW)和 2480 個(gè)固定太陽能發(fā)電系統(tǒng)(共 558kW)。兩者都使用FIT向電力公司出售電力。之前推出的農(nóng)用型太陽能發(fā)電是將產(chǎn)生的電力用于農(nóng)業(yè)設(shè)施的自用型，但這次將全部使用 FIT 出售。