光伏農(nóng)業(yè)：綠色新路

阮曉東

將太陽能發(fā)電與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的種植、養(yǎng)殖、灌溉、病蟲害防治以及農(nóng)業(yè)機(jī)械動力等過程相結(jié)合，就是光伏農(nóng)業(yè)。作為一種新興的農(nóng)業(yè)形式，光伏農(nóng)業(yè)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)指明了一條“類工業(yè)”的綠色發(fā)展道路。由于光伏發(fā)電不僅解決了取水灌溉、機(jī)械動力所需要的供電問題，還可以產(chǎn)出多余的電力上網(wǎng)輸出，因此光伏農(nóng)業(yè)是符合生物鏈關(guān)系和生產(chǎn)原料能量系統(tǒng)要求的重要農(nóng)業(yè)工程形式。從長遠(yuǎn)來看，發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)不僅可以解決光伏產(chǎn)業(yè)與農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)幍氐默F(xiàn)狀，對于我國的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型也具有重要意義。

農(nóng)業(yè)是光伏應(yīng)用的重要領(lǐng)域

說到光伏產(chǎn)業(yè)的具體應(yīng)用，多數(shù)人的腦海里都會出現(xiàn)在西部戈壁灘或者沙漠建設(shè)的光伏電站，或者在工業(yè)廠房屋頂建設(shè)的分布式電站。由于太陽輻射能量密度低，建設(shè)光伏電站一般需要大面積的廉價土地，比如戈壁灘、半固定的沙漠和鹽堿地等。長期以來，我國主要在新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙古等地發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)。但由于這些地區(qū)適合建設(shè)的地方十分有限，且把這些電從沙漠地區(qū)運輸?shù)焦I(yè)比較發(fā)達(dá)的沿海和南部地區(qū)成本比較高，所以中國目前的光伏電站已經(jīng)遭遇了發(fā)展的瓶頸，西部地區(qū)的電站建設(shè)速度也逐漸放緩。

那么光伏產(chǎn)品能不能應(yīng)用到農(nóng)業(yè)一線生產(chǎn)中呢？答案是肯定的，比如利用太陽能的澆灌方式，太陽能照明、殺蟲等等已經(jīng)有了很多應(yīng)用，而進(jìn)一步將光伏發(fā)電電池板或者薄膜作為農(nóng)業(yè)工程的一部分進(jìn)行建設(shè)，就形成了目前的分布式光伏應(yīng)用的一種新的模式——光伏農(nóng)業(yè)。

據(jù)介紹，目前光伏農(nóng)業(yè)主要有兩種應(yīng)用模式，一是通過在農(nóng)業(yè)大棚上架設(shè)不同透光率的太陽能電池板或者光伏薄膜來實現(xiàn)。其優(yōu)勢在于：首先，由于其具備一定的透光性，不僅能滿足不同作物的采光需求，可種植有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品、名貴苗木等各類高附加值作物，還能夠養(yǎng)殖牲畜、發(fā)展?jié)O業(yè)，或者實現(xiàn)作物的反季種植。其次，光伏農(nóng)業(yè)大棚利用的是農(nóng)業(yè)大棚的棚頂，因此能夠節(jié)約土地資源。最后，作為一種新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式，在帶動區(qū)域農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣和應(yīng)用的同時，通過實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，將成為區(qū)域農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收的支柱型產(chǎn)業(yè)。比如光伏農(nóng)業(yè)大棚把農(nóng)業(yè)、生態(tài)和旅游業(yè)結(jié)合起來，利用田園景觀、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式，以貼近自然的特色旅游項目吸引周邊城市游客在周末及節(jié)假日作短期停留，以最大限度利用資源，增加旅游收益。

光伏農(nóng)業(yè)的另外一種應(yīng)用模式是將光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立出來，作為電站來提供電力。采用光伏發(fā)電，不僅能解決荒漠土地、林地或者大棚周邊的取水灌溉、魚塘供氧、荒漠治理、草原畜牧、海水淡化等領(lǐng)域的供電問題，并且無需架設(shè)電網(wǎng)、無需儲能裝置，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

比如光伏提水灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用就可以很大程度上解決我國農(nóng)業(yè)澆灌和人民生產(chǎn)生活水資源短缺問題。國家氣象局太陽能資源調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國荒漠太陽能資源總面積約為130萬平方公里，按照每平方公里安裝40MW的估計，裝機(jī)潛力容量可達(dá)到500GW。在這些無電地區(qū)，通過建立光伏電站發(fā)電，實現(xiàn)荒漠作物的提水灌溉。治沙女英雄牛玉琴治理的毛烏素沙漠就是很好的例子，治沙基地使用Solartech光伏揚水系統(tǒng)，在防沙治沙的同時還種植了玉米、大豆等各類經(jīng)濟(jì)作物。

而從目前的發(fā)展趨勢來看，我國光伏農(nóng)業(yè)市場的產(chǎn)品供應(yīng)和需求都在逐步放大之中。其中的主要產(chǎn)品門類也已經(jīng)從單純的太陽能電池和太陽能電力系統(tǒng)拓展到光伏水泵（光伏滴灌、噴灌、微灌產(chǎn)品）、太陽能污水凈化系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)用太陽能轉(zhuǎn)光膜、農(nóng)業(yè)用光伏玻璃、太陽能馬燈、太陽能充電器、太陽能照明滅蚊燈、太陽能殺蟲燈等。

因此，光伏農(nóng)業(yè)科技不僅能夠有效利用太陽能資源，產(chǎn)出清潔綠色能源，還能實現(xiàn)高效種植，為綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一條新的路徑。光伏農(nóng)業(yè)的本質(zhì)是一場實現(xiàn)農(nóng)場變工廠，田間變車間的過程?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)是需要科技和新能源的推理和動力，而光伏技術(shù)的應(yīng)用對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的支撐是恰逢其時，也是歷史必然。

光伏農(nóng)業(yè)市場需求空間巨大

應(yīng)該說，我國從一開始對光伏農(nóng)業(yè)的市場前景認(rèn)識程度并不高。記者跟蹤了多年光伏產(chǎn)業(yè)的變化，我國光伏產(chǎn)業(yè)最開始主要針對的是歐美市場，其產(chǎn)品主要為光伏電池板，雖然控制器、蓄電池組、逆變器等設(shè)備的技術(shù)水平在不斷上升，但是一直以來，農(nóng)業(yè)都不是光伏產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)。一直到2012年歐美與我國光伏電池的雙反事件的爆發(fā)，才讓眾多的企業(yè)重視起分布式光伏乃至農(nóng)業(yè)光伏領(lǐng)域的存在。

NPDSolarbuzz分析師韓啟明表示：“中國的農(nóng)業(yè)光伏市場曾經(jīng)被下游光伏供應(yīng)商及安裝商忽視。在中國光伏出口面臨歐美雙反限制的不利情況下，在本土發(fā)掘更多的需求將成為光伏產(chǎn)業(yè)界的重要課題，農(nóng)業(yè)光伏則是眾多應(yīng)用中最具前景的一種。在農(nóng)業(yè)光伏項目中，最普遍的類型就是光伏大棚，因為除了供應(yīng)電力它們還具有其他優(yōu)勢。位于溫室頂部的光伏電池板可以遮陽吸熱，替代建筑材料，并增加整體美觀?！?/p>

目前，與農(nóng)業(yè)高度結(jié)合的商業(yè)光伏設(shè)施正在我國得到一線光伏開發(fā)商的支持，這一新的光伏應(yīng)用類別預(yù)計在未來幾年內(nèi)會迅速增長。比如應(yīng)用到生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚中的仿生態(tài)轉(zhuǎn)光膜技術(shù)，這種技術(shù)能根據(jù)不同植物生長對不同波長光吸收的需求，對透過轉(zhuǎn)光膜的太陽光進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，以便農(nóng)作物更容易吸收，提高了光合作用的效率。這種新型農(nóng)業(yè)大棚能完全實現(xiàn)能源自給，既節(jié)能環(huán)保，又極易維護(hù)，相比于傳統(tǒng)大棚，有成本低廉、農(nóng)產(chǎn)品量質(zhì)皆高的優(yōu)點。

2014年初，總面積3024平方米的國內(nèi)首個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)集成創(chuàng)新的智慧溫室在北京通州投產(chǎn)。該溫室的特點就是將光伏能源、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)融合，集成應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無土栽培技術(shù)與自動化裝備，通過可視化管理和智能化決策，實現(xiàn)作物精準(zhǔn)化高效生產(chǎn)。這里通過裝備利用太陽能集熱系統(tǒng)、太陽能薄膜光伏發(fā)電系統(tǒng)、草莓高產(chǎn)栽培裝置、苗木移植機(jī)器人、基于植物生長檢測的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、智能型自動轉(zhuǎn)移噴灌機(jī)等，可以滿足溫室生產(chǎn)的灌溉、施肥、補(bǔ)光、補(bǔ)溫等不同用電的需求。同時，還具有融雪功能，提高了溫室透光率和抗風(fēng)雪性能。

在國家相關(guān)政策抑制大型集中式地面電站建設(shè)、分布式發(fā)展又遭遇“好屋頂難求”的背景下，光伏蔬菜大棚、“漁光互補(bǔ)”水產(chǎn)養(yǎng)殖、太陽能殺蟲等一系列農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，為國內(nèi)光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)會。

光伏技術(shù)和產(chǎn)品在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中有著廣泛的運用前景和重大的現(xiàn)實意義。有專家計算，如果在全國大面積、大范圍地推廣光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，其市場可達(dá)千億元規(guī)模，在5年內(nèi)可達(dá)到萬億元規(guī)模。

光伏農(nóng)業(yè)項目建設(shè)遍地開花

由于建設(shè)農(nóng)業(yè)與光伏一體化電站，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植與光伏發(fā)電相結(jié)合，提高光伏發(fā)電項目土地的綜合利用率，實現(xiàn)陽光、土地資源的立體高效利用。因此得到了眾多地區(qū)的青睞。

2013年4月，河南省西峽縣中菇香菇專業(yè)合作社的光伏香菇產(chǎn)業(yè)項目全面實施。該項目利用西峽香菇種植基地的優(yōu)勢，引入太陽能光伏發(fā)電，全面提升該縣香菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。作為河南省惟一一家獲得鮮菇出口資質(zhì)的企業(yè)，中菇合作社年產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化香菇3000萬袋。光伏香菇產(chǎn)業(yè)項目計劃在3年內(nèi)，把合作社現(xiàn)有的1200畝種植基地建設(shè)成集40兆瓦裝機(jī)容量的光伏電站和1000萬袋香菇高效種植基地為一體的光伏農(nóng)業(yè)示范基地。

2013年9月，江西省興國縣與恒天電力光伏有限公司簽訂恒天電力興國20MW光伏農(nóng)業(yè)科技大棚（電站）項目，項目總投資約3億元。該項目一期建設(shè)10MW光伏農(nóng)業(yè)科技大棚，占地面積600畝，投資1.8億元；二期建設(shè)10MW光伏農(nóng)業(yè)科技大棚，投資1.2億元。

據(jù)了解，該項目的一期工程位于興國縣埠頭鄉(xiāng)龍沙村龍沙灣，以大棚棚頂安裝高效晶體硅電池組件采集電量為特色。采取雙向運營，利用棚頂光伏發(fā)電，打造“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)節(jié)”的運營模式；在棚內(nèi)種植苗木、茶葉、花卉、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品，打造以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)為主的科技大棚旅游區(qū)。該項目建成后將成為該縣首家以光伏發(fā)電與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、旅游觀光有機(jī)結(jié)合起來的新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化項目。

2013年10月，五原晟宇100MW光伏一期項目具備發(fā)電條件。晟宇100兆瓦光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)項目總投資4.12億元，是由內(nèi)蒙古山路能源集團(tuán)有限責(zé)任公司投資建設(shè)、集光伏發(fā)電與設(shè)施農(nóng)業(yè)為一體的示范工程。項目分三部分組成：建設(shè)占地200畝的光伏溫室，在溫室頂部安裝光伏太陽板，實現(xiàn)空中發(fā)電、棚內(nèi)種植；利用原有舊排干改造，建設(shè)占地80畝的魚塘電站；采取節(jié)水設(shè)施農(nóng)業(yè)噴灌技術(shù)，建設(shè)占地1200畝的地面電站，并間隙種植優(yōu)質(zhì)牧草及中草藥，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與工業(yè)的有機(jī)結(jié)合。

2013年10月，江蘇連云港市目前正興建首座蔬菜大棚光伏電站——二龍山光伏農(nóng)業(yè)生態(tài)科技園，項目總投資1.5億元，設(shè)計裝機(jī)規(guī)模15兆瓦。建成后，年發(fā)電量可達(dá)2000萬千瓦時，園區(qū)蔬菜大棚年產(chǎn)各類水果400余噸。這里溫室里的照明、通風(fēng)、供暖等用電問題通過光伏發(fā)電解決，在同等面積的土地上形成立體的生產(chǎn)，實現(xiàn)了大棚和電站的雙向受益。”

2013年11月，國家金太陽示范工程—“中國蔬菜之鄉(xiāng)”壽光首個蔬菜大棚光伏發(fā)電項目正式并入國家電網(wǎng)。該項目年均發(fā)電量近160萬千瓦時，除滿足蔬菜大棚用電外，大部分將輸送給周邊居民使用，實現(xiàn)了發(fā)電、種菜雙豐收。

據(jù)筆者不完全統(tǒng)計，到2014年3月，我國光伏蔬菜大棚、“漁光互補(bǔ)”水產(chǎn)養(yǎng)殖、光伏畜禽養(yǎng)殖大棚項目等已經(jīng)達(dá)到400多個。對于我國光伏產(chǎn)業(yè)來說，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的市場價值和市場空間正在快速發(fā)展。

光伏企業(yè)緊盯光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展

目前，國家正在大力倡導(dǎo)并推進(jìn)分布式光伏發(fā)電項目的實施，光伏發(fā)電與新型農(nóng)業(yè)、科技農(nóng)業(yè)、旅游觀光相結(jié)合的綠色能源與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相結(jié)合的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式正在吸引光伏企業(yè)的眼球。從2013年以來的市場發(fā)展來看，目前在中國許多省市，尤其是新疆、湖南和河北，越來越多的光伏項目開發(fā)商開始優(yōu)先考慮包括光伏農(nóng)業(yè)在內(nèi)的光伏應(yīng)用新機(jī)遇。

以中國節(jié)能環(huán)保集團(tuán)公司為例，該公司在去年就謀劃運作總量超過100兆瓦的農(nóng)業(yè)光伏項目。2013年2月，中節(jié)能太陽能公司應(yīng)城光伏農(nóng)業(yè)科技有限公司注冊成立，成為太陽能第22家下屬子公司。據(jù)悉，中節(jié)能已順利取得由應(yīng)城市工商管理局頒發(fā)的中節(jié)能（應(yīng)城）光伏農(nóng)業(yè)科技有限公司企業(yè)法人營業(yè)執(zhí)照，應(yīng)城項目公司正式成立，該子公司的成立將加快推動應(yīng)城10MW光伏農(nóng)業(yè)科技項目的建設(shè)。2013年8月6日，中節(jié)能（漢川）農(nóng)業(yè)光伏科技大棚項目并網(wǎng)成功，向大棚輸送電能。這標(biāo)志著湖北首個農(nóng)業(yè)光伏科技大棚正式投運。

此外，中海陽能源集團(tuán)、追日電氣、東方日升、保定天威保變、英利、漢能控股等企業(yè)都在抓緊實施與光伏農(nóng)業(yè)相關(guān)的項目。比如中海陽能源集團(tuán)公司已于近日成功中標(biāo)中節(jié)能樂平20兆瓦光伏農(nóng)業(yè)科技大棚電站項目，項目是江西省引入的首家將光伏新能源應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的項目，同時也是目前全國規(guī)模最大的光伏農(nóng)業(yè)大棚項目。而作為該項目的EPC總承包商，中海陽將為其提供全方位解決方案。據(jù)了解，中節(jié)能樂平20兆瓦光伏農(nóng)業(yè)大棚項目通過在農(nóng)業(yè)大棚上架設(shè)太陽能電池板，在不改變農(nóng)用地性質(zhì)的同時，將大棚屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電流接入就近變電站并網(wǎng)發(fā)電。安裝在大棚上的太陽能電池板還將起到隔絕紅外線作用，處理好傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚保溫、升溫問題。此外，太陽能電池板所發(fā)電力還能為農(nóng)業(yè)大棚的LED植物燈系統(tǒng)、生物殺蟲燈、地源熱泵、加溫和散熱設(shè)備、拍水泵和營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)、植保設(shè)施等使用，從而達(dá)到棚上清潔發(fā)電、棚下高效種植的效果。

而我國兩家著名的薄膜光伏產(chǎn)品公司，保定天威保變和漢能公司也紛紛與光伏農(nóng)業(yè)結(jié)緣。保定天威保變電氣股份有限公司透露，天威薄膜公司一期技術(shù)升級新產(chǎn)品——薄膜光伏疊層組件，成功簽訂山東光伏農(nóng)業(yè)項目供貨合同。天威集團(tuán)總經(jīng)理丁強(qiáng)介紹，該光伏農(nóng)業(yè)項目位于山東省，包括16個蔬菜大棚，采用疊層120W型組件，總裝機(jī)容量0.69兆瓦。這是繼2010年天威薄膜公司17千瓦透光組件在山東壽光薄膜光伏農(nóng)業(yè)透光大棚成功應(yīng)用后，再次承建該工程的二期項目。

2013年10月，漢能控股集團(tuán)內(nèi)蒙古漢能發(fā)電有限公司與九原區(qū)人民政府、包頭市萬科現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司簽訂了合作意向書，正式落戶哈業(yè)胡同鎮(zhèn)萬科現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)。項目計劃總投資約10億元，建設(shè)100MW大型薄膜太陽能發(fā)電基地，項目總占地面積約1萬畝；據(jù)悉，項目將在滿足萬科現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公司農(nóng)業(yè)種植需要的基礎(chǔ)上，利用大棚棚頂安裝、搭建薄膜太陽能發(fā)電設(shè)施，達(dá)到“一棚雙用”。該項目的落實，將有效把種植收入、發(fā)電收入、觀光收入、碳權(quán)收入相結(jié)合，在提高土地利用率和產(chǎn)出率的同時，實現(xiàn)企業(yè)間的互利共贏。

我國從最開始的“吃飽”到豐富“菜籃子”，發(fā)展到現(xiàn)在追求飲食營養(yǎng)和質(zhì)量安全，農(nóng)業(yè)正在告別小、散、亂的模式進(jìn)入現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化階段。從這個角度說，農(nóng)業(yè)也是“新興產(chǎn)業(yè)”。光伏農(nóng)業(yè)是一種與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，棚頂太陽能發(fā)電、棚內(nèi)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型光伏系統(tǒng)工程，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種新模式。光伏農(nóng)業(yè)著重把農(nóng)業(yè)、生態(tài)和工業(yè)結(jié)合起來，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一種新的方式。集光伏發(fā)電、農(nóng)業(yè)種植及農(nóng)業(yè)技術(shù)為一體的光伏農(nóng)業(yè)，正在以其最大限度利用資源和貼近自然的特色，為我國兩型社會建設(shè)、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排、開發(fā)綠色清潔新能源探索一條新路。