光伏農(nóng)業(yè)：掣肘之下光伏創(chuàng)新何在？

農(nóng)光互補(bǔ)智能光伏電站的先進(jìn)技術(shù)和農(nóng)業(yè)與光伏電站的創(chuàng)新模式，在“十三五”發(fā)展規(guī)劃中將對(duì)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生極大的推動(dòng)和示范作用，將真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)、政府、農(nóng)民、環(huán)境四方共贏，將進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)光互補(bǔ)、林光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)光伏電站的廣泛建設(shè)效應(yīng)，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和新能源創(chuàng)新發(fā)展。

我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)，水土資源約束日益趨緊，農(nóng)業(yè)面源污染加重，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)退化明顯，水土資源管理、生態(tài)補(bǔ)償?shù)润w制機(jī)制還不健全，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式已難以為繼，推進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展十分緊迫。為此，中央關(guān)于農(nóng)業(yè)及農(nóng)村工作會(huì)議頻繁召開，重量級(jí)文件頻頻發(fā)布，今年發(fā)布的《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015-2030年)》，是今后一個(gè)時(shí)期指導(dǎo)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。

農(nóng)業(yè)光伏作為光伏與農(nóng)業(yè)兩種產(chǎn)業(yè)的深度結(jié)合，是對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)精華的傳承，同時(shí)利用現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料和先進(jìn)裝備等，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)模式集成與創(chuàng)新，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。

互通互融農(nóng)業(yè)是重點(diǎn)

農(nóng)業(yè)光伏是把農(nóng)業(yè)作為重點(diǎn)，光伏僅僅是設(shè)施農(nóng)業(yè)的附加或是農(nóng)業(yè)富余陽光的再利用，是優(yōu)先考慮土地中農(nóng)業(yè)的需求，且光伏運(yùn)行過程中能夠滿足農(nóng)業(yè)對(duì)光照的適時(shí)需求。

光伏農(nóng)業(yè)側(cè)重光伏的建設(shè)投資，重點(diǎn)是考慮光伏本身，幾乎忽略農(nóng)業(yè)的需求。目前國(guó)內(nèi)的主要表現(xiàn)形式就是低支架光伏電站、固定式高支架或半高支架電站(凈空低于1.5米)。

農(nóng)業(yè)光伏不是光伏電站與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的簡(jiǎn)單疊加，而是新能源與新農(nóng)業(yè)互通互融，由此派生出來的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，是一項(xiàng)浩大的系統(tǒng)工程，是各學(xué)科的高度融合，是我國(guó)新農(nóng)村建設(shè)的重要方式，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要解決方案之一，是健康生態(tài)農(nóng)業(yè)的必要實(shí)現(xiàn)途徑。

農(nóng)業(yè)與光伏如何更精準(zhǔn)地結(jié)合，如何既利用農(nóng)業(yè)剩余空間發(fā)電，又基本不影響農(nóng)業(yè)種植甚至提升農(nóng)業(yè)的綜合品質(zhì)，保證農(nóng)業(yè)功能的基本要求甚至優(yōu)化及推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是農(nóng)業(yè)光伏需要深度研究和實(shí)踐的問題。

農(nóng)業(yè)光伏的實(shí)踐和未來的推廣，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，發(fā)展農(nóng)業(yè)光伏對(duì)于我國(guó)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型具有重要意義;而從短期來看，農(nóng)業(yè)光伏是解決目前光伏產(chǎn)業(yè)用地困境的有效措施。

光合原理支持農(nóng)業(yè)發(fā)展

作為一個(gè)新生事物，我國(guó)的特殊情形決定了農(nóng)業(yè)光伏具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)光照強(qiáng)度與光合作用的關(guān)系，光照強(qiáng)度到達(dá)一定強(qiáng)度后，光合作用強(qiáng)度不再增加反而隨光照強(qiáng)度的增加而急劇下降，進(jìn)入休眠保護(hù)狀態(tài)。一般而言，在我國(guó)的一二類光照資源豐富區(qū)域，早晚陽光較弱，卻是植物光合作用較強(qiáng)的時(shí)候，而上午至下午光照較強(qiáng)，植物處于保護(hù)狀態(tài)，光合作用反而較弱。也就是說全天有近70%~80%的陽光實(shí)際是過度富余的，對(duì)植物光合作用沒有幫助，這也就不難解釋為何較蔭涼附近的植物反而茂盛的緣由。

同樣，大棚種植實(shí)踐中，進(jìn)入大棚的陽光大約為投影面積的50%左右情形下，棚內(nèi)還需做遮陽調(diào)節(jié)，以避免陽光過烈。

大量的陽光房、大棚種植的實(shí)踐也說明植物生長(zhǎng)并非依靠太陽直射光，散射光更利于植物的生長(zhǎng)。植物生長(zhǎng)所需光照強(qiáng)度并不高，其光合作用的強(qiáng)度與適宜的環(huán)境溫度具有更大的關(guān)聯(lián)度。陽光房、大棚的構(gòu)造主要為人工制造，更適于植物生長(zhǎng)的溫度和濕度環(huán)境。

上述理論為進(jìn)行農(nóng)業(yè)光伏提供了有力的支持。

農(nóng)業(yè)光伏采用在一般大田作物上方架設(shè)跟蹤式光伏電池組件，進(jìn)行太陽能發(fā)電，下部空間仍保留原有的種植狀態(tài)。光伏電池組件水平投影遮擋系數(shù)控制在20%~35%的范圍內(nèi)，采用跟蹤系統(tǒng)，利于光照較強(qiáng)時(shí)提供更多的遮陽比例，為下部空間農(nóng)作物生長(zhǎng)提供合理的光照強(qiáng)度。

為保證各區(qū)域植物接受的陽光均勻，光伏組件的安裝不能過大集中安裝，雖然總體滿布率滿足要求，但局部區(qū)域終年不見陽光，這就歪曲了農(nóng)業(yè)光伏的設(shè)計(jì)本意。

經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，采用組件寬度1米，空隙寬度1.5米~2米的間隔布局，對(duì)下部農(nóng)作物的光照基本沒有構(gòu)成任何實(shí)質(zhì)性影響。在溫度較高、日照過強(qiáng)的地區(qū)，該類系統(tǒng)的運(yùn)行更有助植物生長(zhǎng)，提高土地原有畝產(chǎn)量。

諸多特征助推跨界應(yīng)用

目前農(nóng)業(yè)光伏的幾個(gè)特征：

新興科技產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)+光伏發(fā)電，且光伏運(yùn)行過程中能夠滿足農(nóng)業(yè)對(duì)光照的適時(shí)需求。

一體化產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)與光伏存在充分的結(jié)合，農(nóng)業(yè)種植(養(yǎng)殖)+光伏發(fā)電。

多重效益。發(fā)電、農(nóng)業(yè)、生態(tài)改善多功能并舉。

節(jié)約土地。立體使用土地，成本較低。

綜合投資低，收益最大化。

新產(chǎn)業(yè)，不再是僅僅以農(nóng)民為主體的運(yùn)營(yíng)，而是加入了大量工商企業(yè)家群體與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、智能控制技術(shù)、新能源、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)多學(xué)科、多領(lǐng)域的高度融合。

高投入，大產(chǎn)出。

資本市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，大量工商業(yè)資本投入，大量工商業(yè)人才轉(zhuǎn)型進(jìn)入。

雖然農(nóng)業(yè)光伏的理論基于大田作物的生產(chǎn)機(jī)理，但作為一個(gè)政策研究，已經(jīng)具備綜合性、多學(xué)科、跨領(lǐng)域的特征，具備巨大的研究?jī)r(jià)值，需要更為廣泛的研究、實(shí)踐和推廣。我國(guó)城市的高度集中，高密度建筑，已經(jīng)很難為光伏發(fā)電這種優(yōu)質(zhì)的清潔能源、分布式能源提供落腳之處，但廣闊的城郊接合部、蔬菜基地、養(yǎng)殖基地、荒灘水面為這樣一種能源提供了可能。

作為政策研究的范疇，我們建議將農(nóng)業(yè)光伏的范疇擴(kuò)大到以下領(lǐng)域：設(shè)施農(nóng)業(yè)中的大棚改造、菌菇種植、漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)、牧光互補(bǔ)、地質(zhì)災(zāi)害土壤治理改造、新農(nóng)村建設(shè)、光伏扶貧等諸多跨界領(lǐng)域。

農(nóng)光互補(bǔ)遇六大問題掣肘

目前我國(guó)大量以光伏發(fā)電站為核心的所謂農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目，是對(duì)農(nóng)業(yè)光伏的曲解和誤讀，近3年已經(jīng)建成的大量農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目暴露出以下幾個(gè)突出的問題：

一是光伏發(fā)電占用土地后并沒有恢復(fù)耕種，是目前光伏農(nóng)業(yè)、農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目的普遍現(xiàn)象。

二是基于光伏發(fā)電技術(shù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，對(duì)農(nóng)業(yè)的忽視，對(duì)光伏電站下方土地是否再次進(jìn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)幾乎不考慮，致使項(xiàng)目建成后土地難以再進(jìn)行大規(guī)模耕種。

三是土地降級(jí)使用，原本較好類似基本農(nóng)田的土地，安裝光伏設(shè)備后，基本無法再恢復(fù)耕種，簡(jiǎn)單種草綠化使用，土地利用率低下。

四是許多企業(yè)申報(bào)光伏項(xiàng)目時(shí)承諾進(jìn)行配套設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)，可項(xiàng)目一旦批復(fù)或建成后，卻只做光伏。這類現(xiàn)象在西南地區(qū)不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致地方政府招商引資過程中對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目視同雞肋。

五是清潔能源的施工過程不清潔，大量現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土，破壞原有生態(tài)、惡化土質(zhì)，造成水土流失、土地沙化。

六是過度設(shè)計(jì)，多年后土地復(fù)耕難度極大。光伏陣列支架基礎(chǔ)按建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過度，筆者多次看到陣列基礎(chǔ)埋深達(dá)到數(shù)米深度，內(nèi)配鋼筋混凝土，復(fù)耕難度極大。

合理規(guī)劃開展一體化生產(chǎn)

確認(rèn)農(nóng)業(yè)的基本定位在農(nóng)業(yè)光伏項(xiàng)目的策劃設(shè)計(jì)過程中，能否為項(xiàng)目進(jìn)行一個(gè)良好的功能定位，對(duì)一個(gè)項(xiàng)目最終能否成功具有關(guān)鍵性的作用。在決策階段，要確定好整個(gè)項(xiàng)目農(nóng)業(yè)的基本定位，如確定整個(gè)項(xiàng)目農(nóng)業(yè)部分與光伏發(fā)電部分收入主輔關(guān)系，項(xiàng)目種植、養(yǎng)殖的品種定位、產(chǎn)業(yè)鏈上產(chǎn)品的市場(chǎng)定位，項(xiàng)目農(nóng)業(yè)的種植與觀光定位比例等。如有設(shè)施農(nóng)業(yè)，是采用普通農(nóng)業(yè)設(shè)施，還是升級(jí)為智能、節(jié)能農(nóng)業(yè)等。

土地屬性與利用形式農(nóng)業(yè)光伏發(fā)展的先決條件就是不能改變土地的使用屬性，即土地原來是農(nóng)業(yè)用地，還是主要用于農(nóng)業(yè)，原來是牧草地，還是牧草地，即在光伏電站規(guī)劃設(shè)想階段，在研究設(shè)計(jì)方案時(shí)，要根據(jù)土地屬性及特點(diǎn)，在不改變使用性質(zhì)的前提下，最大化地做好農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，提升農(nóng)業(yè)品質(zhì)，附帶利用上部空間，合理設(shè)計(jì)和布局，設(shè)計(jì)光伏電站結(jié)構(gòu)，并優(yōu)先考慮農(nóng)業(yè)需求。

商業(yè)模式創(chuàng)新與構(gòu)建針對(duì)項(xiàng)目所在地的具體情況，研究當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，因地制宜設(shè)計(jì)項(xiàng)目的組織架構(gòu)、商業(yè)模式。目前，光伏投資企業(yè)大多為光伏制造企業(yè)和傳統(tǒng)能源投資企業(yè)，基本沒有農(nóng)業(yè)公司投資農(nóng)業(yè)光伏項(xiàng)目，這就注定項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中缺少農(nóng)業(yè)專業(yè)人才，前述的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的策劃難以實(shí)現(xiàn)，后期實(shí)施過程也就難以顧及，這也是造成目前大量大棚光伏空置的根本原因。

光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，實(shí)施難度也低，而我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平低，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度低、投資能力弱，能擁有幾百畝土地的農(nóng)業(yè)公司已經(jīng)是大公司。一個(gè)50MW的光伏項(xiàng)目占地2000畝，項(xiàng)目周期25年，投資4億元，光伏項(xiàng)目對(duì)土地的長(zhǎng)期和大量占有，形成空間上和資本上的極大優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)現(xiàn)行土地政策下開展大面積的農(nóng)業(yè)一體化生產(chǎn)提供可能。

建議各地政府探索創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，一地兩用，農(nóng)業(yè)與光伏齊頭并進(jìn);鼓勵(lì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)投資和農(nóng)業(yè)光伏給予政策上的鼓勵(lì)措施。

實(shí)踐引導(dǎo)健康生態(tài)農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)光伏目前發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域還是基于農(nóng)業(yè)大棚較多。但農(nóng)業(yè)大棚嚴(yán)重過剩的今天，大棚農(nóng)業(yè)對(duì)于土地掠奪性的利用，造成土地提前衰竭，大棚有效利用時(shí)間短，幾年時(shí)間后，大量大棚荒廢。這不是健康生態(tài)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式。筆者建議應(yīng)該有序規(guī)劃合理控制大棚規(guī)模，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代化方向升級(jí)發(fā)展。對(duì)于已經(jīng)建成的大棚或廢棄的大棚，可以通過改造建成高等級(jí)智能溫室大棚，進(jìn)行科學(xué)種植或立體種植。

封閉式光伏種植大棚、半封閉式、光伏養(yǎng)殖大棚、漁光互補(bǔ)電站和光伏電站生態(tài)養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)與光伏的結(jié)合項(xiàng)目是目前常見的項(xiàng)目，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)許多項(xiàng)目上實(shí)施，并取得較好應(yīng)用成果。

陜西蒲城隆基生態(tài)光伏新能源有限公司投資的40MW項(xiàng)目，選用樂葉牌單晶組件生態(tài)光伏電站，采用可調(diào)傾角支架體系，冬季電站下部?jī)艨粘^1.5米，夏季為2.3米，適于一般農(nóng)業(yè)、蔬菜、牧業(yè)，以可調(diào)傾角模式運(yùn)行。目前種植小麥、玉米、蔬菜、中草藥、梨樹、核桃、花椒果樹等。

第二代固定可調(diào)傾角支架系統(tǒng)，采用單晶組件單列組件或雙列排布，對(duì)地面陽光遮擋小，滿布率大約在30%，可實(shí)現(xiàn)春秋季一年3次~4次傾角調(diào)節(jié)，可增加發(fā)電量3%~5%。下部空間統(tǒng)一，凈空高度2.5米~3米，適合于農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕種。

第三代農(nóng)業(yè)光伏開始邁向智能化方向發(fā)展，完全采用跟蹤系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)陽光的適時(shí)需求調(diào)整，已在多個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用。西安隆基公司投資位于西藏昌都的智能大棚發(fā)電系統(tǒng)，隆基清潔能源投資的位于陜西三原縣的跟蹤式斜單軸系統(tǒng)，下部空間均超過3米，可以進(jìn)行廣泛的農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)和種植。浙江同景投資的位于衢州江山的農(nóng)業(yè)光伏，下面可種植水稻。

互補(bǔ)型農(nóng)業(yè)體系是方向

新城鎮(zhèn)化的發(fā)展和我國(guó)農(nóng)村土地政策的深化改革，導(dǎo)致農(nóng)村大量富余勞動(dòng)力的出現(xiàn)，大中城市已經(jīng)難以消納這些富余勞動(dòng)力，必然滯留在農(nóng)村城鎮(zhèn)，為新城鎮(zhèn)化發(fā)展提供了機(jī)遇。

工商業(yè)資本的圈地運(yùn)動(dòng)，必然導(dǎo)致大量失地農(nóng)民，只有進(jìn)入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，成為產(chǎn)業(yè)工人，反過來推動(dòng)城鎮(zhèn)化的建設(shè)，消納富余勞動(dòng)力，增加內(nèi)需，提振經(jīng)濟(jì)。因此，我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化也勢(shì)在必行。

基本農(nóng)田作為我國(guó)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)資源短期內(nèi)難以在政策法律層面有重大改變，而低效土地上的農(nóng)業(yè)項(xiàng)目也因?yàn)橥顿Y收益較差難以獲得工商業(yè)資本的青睞，互補(bǔ)型農(nóng)業(yè)體系在未來一段時(shí)間內(nèi)將是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與工業(yè)化的最佳結(jié)合點(diǎn)——農(nóng)業(yè)光伏成為目前的主要方向。

農(nóng)業(yè)光伏作為一個(gè)政策導(dǎo)向，將大大推動(dòng)城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，成為新的動(dòng)力，是我國(guó)“三農(nóng)”問題深化改革的重要試驗(yàn)田。