杭州地區(qū)光伏農(nóng)業(yè)典型模式與發(fā)展對策

華永新，覃舟，唐洪興

(杭州市農(nóng)村能源發(fā)展中心,浙江 杭州 310026)

光伏農(nóng)業(yè)是將光伏發(fā)電、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和養(yǎng)殖以及農(nóng)業(yè)設(shè)施等相結(jié)合的一種新興產(chǎn)業(yè)。近年來，很多農(nóng)村地區(qū)都已經(jīng)開始探索“光伏+農(nóng)業(yè)”發(fā)展模式，在拉動農(nóng)民致富增收的同時，也促進了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提升，實現(xiàn)一地多用，多方共贏。

1 國內(nèi)外光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展情況

光伏農(nóng)業(yè)最先由日本農(nóng)業(yè)機械工程師阿基拉·中島具夫提出[1]。國外對農(nóng)業(yè)光伏研究較多的是日本和歐洲，研究內(nèi)容大多集中于農(nóng)業(yè)與光伏的結(jié)合方式、光伏組件安裝類型及模式、光伏發(fā)電效率等方面。20世紀90年代，美國學(xué)者就對太陽能光熱、風能、光伏三者發(fā)電潛能進行了比較研究，得出太陽熱能部分功能在經(jīng)濟效益上可行，風力發(fā)電成本較高，而光伏能源局限于不能提供電力的階段[2]。德國對光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用展開了研討會，會議集中討論光伏電板的技術(shù)研究及在德國農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可能性[3]。此后意大利、羅馬尼亞等國家也相繼將光伏引入農(nóng)業(yè)，論述光伏電板在農(nóng)業(yè)中使用的可能性，并對農(nóng)業(yè)光伏電站做了經(jīng)濟效益分析[4-5]。以色列作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)強國，太陽能資源豐富，可用于地面安裝太陽能系統(tǒng)的非耕地廣闊，政府非常重視光伏太陽能建設(shè)，頒發(fā)大批建設(shè)許可證，是世界上光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展最快的國家，已經(jīng)形成了一套完整的光伏農(nóng)業(yè)體系，在光伏農(nóng)業(yè)的應(yīng)用普及方面取得突出成果，值得我國借鑒[6]。日本借助強大的技術(shù)和財政支撐，把光伏在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用發(fā)揮得淋漓盡致，2011年在福島建造了復(fù)興太陽能農(nóng)業(yè)園，對未來光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展方向具有良好的示范作用[7]。

我國幅員遼闊，光伏農(nóng)業(yè)起步較晚，但在政府的支持下，因地制宜迅速普及。2009年10月，臺灣光寶集團綠色能資股份有限公司在江西上饒建造了國內(nèi)首個薄膜太陽能農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電站，并已正式并網(wǎng)發(fā)電[8]。太陽能光伏與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)場更是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的前沿水平。2012年福建泉州百來太陽能有限公司把太陽能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)場中。2013年3月，國內(nèi)首批17座光伏大棚在“蔬菜之鄉(xiāng)”山東壽光建設(shè)完成，并于當年11月并網(wǎng)發(fā)電。隨后，光伏大棚模式逐漸在山東、江蘇、江西、內(nèi)蒙、寧夏等多省乃至全國范圍內(nèi)進行推廣[9]。在2014年9月， 國家能源局下發(fā) 《關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》，直接把光伏農(nóng)業(yè)的建設(shè)提上日程，我國光伏農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長[10]。2015年10月9日，科技部主導(dǎo)的現(xiàn)代光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，加快農(nóng)業(yè)與光伏產(chǎn)業(yè)有機結(jié)合，全國各地知名光伏企業(yè)陸續(xù)投建光伏農(nóng)業(yè)項目，將光伏發(fā)電廣泛應(yīng)用到種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等領(lǐng)域，使得光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加迅猛。相關(guān)研究機構(gòu)預(yù)測，到2018年，中國農(nóng)業(yè)光伏電站年裝機容量將達到3.26 GW，累計裝機容量將達到12.416 GW[11]。

2 杭州地區(qū)光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

杭州市是浙江省光伏應(yīng)用高質(zhì)量發(fā)展的排頭兵，近幾年在農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用快速發(fā)展。既有與種植業(yè)結(jié)合，也有與養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合，既有與民居生活結(jié)合的戶用光伏項目，也有與扶貧工作結(jié)合的村級光伏電站。

2.1 規(guī)?；惺诫娬?/h3>

截至2019年，蕭山、臨安、建德和淳安等在大型灘涂、魚塘、荒地、山地等廢棄土地資源和水面資源上建成并網(wǎng)規(guī)模化集中式光伏電站5個，累計裝機容量153 MW，據(jù)估算，每年可發(fā)電約1.53億kW·h。

2.2 光伏扶貧試點項目

2015年開始，杭州市市級財政安排專項資金利用廢棄地、園地等一般農(nóng)地及荒山荒地建設(shè)光伏發(fā)電扶貧電站，累計已完成57個光伏扶貧試點項目，裝機規(guī)模約為10 MW，年發(fā)電約1 000萬kW·h，各區(qū)(縣、市)也積極安排資金，建設(shè)光伏扶貧電站約50個。每個村集體經(jīng)濟每年可增收10萬元以上，平均投資收益率達到10%以上，極大地促進消薄增收工作。

2.3 戶用分布式光伏發(fā)電項目

截至2019年，全市通過利用農(nóng)村居民自住房閑置屋頂累計已建成超過2.5萬戶家庭光伏項目，合計裝機183.63 MW，年發(fā)電1.84億kW·h，促進村民增收外，推動美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

2.4 小型光伏農(nóng)業(yè)應(yīng)用項目

近幾年陸續(xù)建成多個與育秧大棚、溫室蝦塘、家庭果蔬農(nóng)場和養(yǎng)豬場相結(jié)合的小型光伏農(nóng)業(yè)項目，實現(xiàn)土地立體化增值利用。位于蕭山圍墾的新活力水產(chǎn)養(yǎng)殖基地依靠棚頂?shù)墓夥l(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力保持棚內(nèi)24 h恒溫，節(jié)省不少電費。臨安區(qū)文華農(nóng)牧公司通過在種豬場屋頂安裝光伏發(fā)電設(shè)施，以滿足公司生產(chǎn)生活用電，實現(xiàn)了環(huán)境友好型的綠色生豬養(yǎng)殖方式。

3 杭州地區(qū)光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展典型模式

3.1 農(nóng)光互補構(gòu)建現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)立體產(chǎn)業(yè)園模式

淳安縣威坪鎮(zhèn)葉家村淳安妍源農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地20 MW農(nóng)光互補電站，光伏組件下方種植藍莓、桃子、西瓜、獼猴桃等水果及各類蔬菜、花卉，棚內(nèi)培育食用菌，打造現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)立體產(chǎn)業(yè)園。

技術(shù)優(yōu)勢。上方安裝光伏板不僅對光照需求不強的喜陰作物生長無影響，在雨季還可以避免農(nóng)作物因雨淋而遭受的農(nóng)業(yè)損失。光伏板還能阻隔部分紫外線，反射昆蟲繁殖需要的藍紫光，有效減少病蟲害，提高水果和蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量，真正實現(xiàn)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)。

經(jīng)濟效益。政府通過建設(shè)20 MW農(nóng)光互補項目可直接拉動有效投資1.2億元，年增稅收300萬元左右；農(nóng)業(yè)公司從村集體租用37.3 hm2農(nóng)地，村集體年可增收25萬元土地租金；電站業(yè)主按照當前電價0.83元·(kW·h)-1的電價,預(yù)計8年可收回成本；農(nóng)業(yè)公司種植和出租電站每年可獲得110萬元收益以及27.9萬元租金；十余名村民可在農(nóng)業(yè)公司務(wù)農(nóng)，年收入可達3萬元。項目實現(xiàn)了農(nóng)民、企業(yè)、政府的“多贏”局面。

社會效益。一方面，著力打造“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟、生態(tài)觀光鄉(xiāng)村旅游、低碳養(yǎng)生休閑度假、尊重自然構(gòu)建和諧”的現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)立體產(chǎn)業(yè)園和青少年科普教育實踐基地。另一方面，帶動當?shù)芈糜螛I(yè)，為農(nóng)民提供工作崗位，解決就業(yè)問題。

環(huán)保效益。按20 MW電站年發(fā)電量2 000 萬kW·h計算，每年可節(jié)約標煤6 000 t，CO21.78萬t，SO2220 t，既優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，又美化周邊環(huán)境。

3.2 光伏發(fā)電消除集體經(jīng)濟薄弱村模式

臨安區(qū)政府委托杭州福斯特光伏發(fā)電有限公司，在臨安區(qū)13個鎮(zhèn)/街道的20個集體經(jīng)濟薄弱村建設(shè)光伏扶貧項目對當?shù)胤鲐毾∮兄匾默F(xiàn)實推廣意義。

技術(shù)優(yōu)勢。企業(yè)作為本地龍頭企業(yè)，具有成熟的安裝和運維團隊和豐富的本地項目建設(shè)經(jīng)驗，可根據(jù)各村實際制定個性化運維方案，力求效益最大化。

經(jīng)濟效益。政府出資委托本地企業(yè)建設(shè)光伏扶貧電站，使項目運行更為穩(wěn)定長久。每個光伏發(fā)電項目投資100 萬元，裝機容量180 KW。根據(jù)當前最新退坡國家補貼、省市區(qū)補貼和售電價格計算，平均每年至少為村里帶來9 萬元的收益。

社會效益。符合農(nóng)村人居環(huán)境整治和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，將光伏發(fā)電融入村民的社會活動和文化生活中，能讓村民更直觀感受到綠色清潔能源所帶來的益處。

環(huán)保效益。按180 kW裝機規(guī)模來計算，年發(fā)電量約18萬kW·h，可節(jié)約標準煤64.8 t，CO2179.46 t，SO25.4 t。

3.3 光伏農(nóng)業(yè)溫室大棚模式

蕭山區(qū)光伏白蝦溫室大棚項目，光伏發(fā)電作為新型農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性設(shè)備和可持續(xù)發(fā)展能源，與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施的新技術(shù)、新產(chǎn)品聯(lián)合開發(fā)。

技術(shù)優(yōu)勢。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)基于多年豐富的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，根據(jù)白蝦等水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境要求，研發(fā)地熱能、生物質(zhì)能與太陽能互補的小型能源供給系統(tǒng)，光伏電站所發(fā)電力能確保溫度控制設(shè)備和加氧裝置需要24 h運行，節(jié)省電費。

經(jīng)濟效益。裝機規(guī)模40 kW漁光互補農(nóng)業(yè)大棚投資額30萬元，獲得農(nóng)業(yè)專項補貼18萬元，農(nóng)戶自投12萬元，光伏年發(fā)電量約40萬kW·h，所發(fā)電力全部用于大棚內(nèi)的農(nóng)業(yè)設(shè)施外，余電還可獲得額外發(fā)電補貼(2016年并網(wǎng)項目，國補0.42元·(kW·h)-1，省補0.1元·(kW·h)-1，市補0.1元·(kW·h)-1)，經(jīng)濟效益顯著。

社會效益。水產(chǎn)養(yǎng)殖采用光伏、地熱能及生物質(zhì)能的相結(jié)合小型能源系統(tǒng)替代煤來進行加熱保溫，既體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)科技進步，也是助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有效實踐，更是對打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要支撐。

環(huán)保效益。項目年發(fā)電量約40萬kW·h，每年可節(jié)約標煤120 t，CO2356 t，SO24.4 t。

3.4 “板上發(fā)電、板下養(yǎng)殖”模式

建德市三都鎮(zhèn)20 MW漁光互補電站項目采用水面漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)合透光雙波光伏組件，并進行水下養(yǎng)殖漁業(yè)，充分展現(xiàn)漁光互補的項目理念。

技術(shù)優(yōu)勢。浮筒式平臺可減少與魚塘的接觸面積，不影響水下魚類活動。光伏板距離水面30～50 cm的距離，可保證良好的空氣流通，減少水面蒸發(fā)量，還有利于水污染防治和水產(chǎn)養(yǎng)殖。

經(jīng)濟效益。政府通過建設(shè)20 MW漁光互補項目可直接拉動有效投資1.54億元，年增稅收380萬元左右；村集體出租27.9 hm2魚塘，每年可增收24.8萬元租金，遠高于直接租給養(yǎng)魚農(nóng)戶；電站年發(fā)電量約2 400萬kW·h，業(yè)主預(yù)計8年可收回成本，此后每年還能獲得發(fā)電收益；養(yǎng)魚農(nóng)戶低價向電站業(yè)主租用魚塘進行水產(chǎn)養(yǎng)殖，其漁業(yè)收益并未因光伏電站而受到影響。

社會效益。項目對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和魚塘水質(zhì)無污染破壞，相反，光伏漁業(yè)的優(yōu)質(zhì)、安全水產(chǎn)品滿足人們?nèi)找嬖鲩L的高品質(zhì)物質(zhì)需求，還促進漁民增收。

環(huán)保效益。按年發(fā)電量2 400萬kW·h計算，年節(jié)約標煤7 200 t，CO22.14萬t，SO2264 t。

4 發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)存在的主要制約因素

4.1 用地紅線嚴格，限制地面電站建設(shè)

光伏與農(nóng)業(yè)的有效復(fù)合，關(guān)鍵是要科學(xué)合理處理好光伏與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間爭光照、爭土地、爭空間的“三爭”矛盾[12]。杭州地區(qū)基本沒有戈壁、荒漠、荒草地等未利用地資源，在基本農(nóng)田上安裝光伏目前并未得到明確的認可，林地也被列入禁止光伏電站使用的范圍，光伏農(nóng)業(yè)面臨因土地性質(zhì)問題帶來的嚴重制約。

4.2 補貼退坡加速，收益降低融資困難

2018年5月，國家能源局等三部委提出加快補貼退坡，積極鼓勵不需國家補貼項目。光伏發(fā)電主要靠上網(wǎng)實現(xiàn)銷售，加快補貼退坡造成項目收益水平降低。加上位于山坡、水域的項目本身建設(shè)成本就比建筑上和平地上建設(shè)光伏明顯要高，收益偏低，投資市場信心受挫,項目融資困難變大。

4.3 業(yè)主缺乏積極性，統(tǒng)一管理難度大

光伏農(nóng)業(yè)致力于引領(lǐng)農(nóng)民致富，農(nóng)民作為光伏農(nóng)業(yè)的主要參與者和經(jīng)營者，需要具有相關(guān)專業(yè)知識，而事實上，很多企業(yè)、農(nóng)戶僅憑一腔熱情，盲目投入，并未掌握相關(guān)知識。一旦產(chǎn)出低于預(yù)期，會影響業(yè)主熱情，挫敗他們創(chuàng)業(yè)、生產(chǎn)的積極性。光伏農(nóng)業(yè)項目分布范圍廣,技術(shù)要求較高，統(tǒng)一管理難度大,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營風險高。

5 推動光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展對策建議

5.1 加大相關(guān)政策支持，注重項目綜合效益

國家對光伏農(nóng)業(yè)的優(yōu)惠政策還是停留在單一針對光伏發(fā)電或者農(nóng)業(yè)上,沒有針對光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)融合的相關(guān)優(yōu)惠政策。而光伏農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展,絕不是僅對單一產(chǎn)業(yè)的扶持, 更需要系統(tǒng)性、綜合性的支持與推動[13]。因此，需要從實際出發(fā)，對相關(guān)政策進行整體優(yōu)化，特別是土地政策，支持建設(shè)光伏農(nóng)業(yè)項目。電力部門需要簡化電站并網(wǎng)手續(xù)流程問題。農(nóng)光互補光伏電站項目農(nóng)業(yè)產(chǎn)出達到相關(guān)要求后，不再征收耕地占用稅和土地使用稅。

5.2 完善產(chǎn)業(yè)標準體系，規(guī)范工程建設(shè)質(zhì)量

應(yīng)考慮光照、種植、養(yǎng)殖的具體需求，在優(yōu)化選址、保證質(zhì)量、規(guī)范運維等方面，制定相應(yīng)的管理標準，確保項目在至少25年內(nèi)長期穩(wěn)定地運行。光伏企業(yè)也應(yīng)該根據(jù)地區(qū)的實際情況組織全面融入光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的運行之中，以更加專業(yè)化的團隊科學(xué)合理地進行光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局，避免假冒偽劣產(chǎn)品進入市場，從而推動光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)往標準化、規(guī)范化方向發(fā)展。根據(jù)項目所在地周邊農(nóng)業(yè)用地畝均投入和產(chǎn)出的平均值，作為農(nóng)光互補項目農(nóng)業(yè)投入的硬性要求。

5.3 鼓勵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，推廣光伏應(yīng)用產(chǎn)品

光伏農(nóng)業(yè)離不開技術(shù)創(chuàng)新。鼓勵科研投入，加強科研院所合作，研發(fā)光伏溫控、光伏灌溉、光伏照明補光、光伏水泵、光伏滅蟲燈等高效技術(shù)和產(chǎn)品，為農(nóng)業(yè)光伏項目提供技術(shù)支撐，以先進技術(shù)示范引領(lǐng)、創(chuàng)新開發(fā)模式。加強光伏板下土壤改良，篩選適合光伏板下種植的蔬菜、中藥材等作物，推動光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)向質(zhì)量高效型轉(zhuǎn)變。

5.4 推進項目示范建設(shè)，助推鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興

農(nóng)業(yè)與光伏相結(jié)合是大勢所趨，園區(qū)化、平臺化經(jīng)營是發(fā)揮光伏農(nóng)業(yè)優(yōu)勢的必然選擇”[14]。探索與種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)或生態(tài)旅游等三產(chǎn)融合發(fā)展的光伏農(nóng)業(yè)項目，拓展光伏、地熱能、生物質(zhì)能等綜合能源開發(fā)利用形式，打造示范引領(lǐng)工程，進一步推進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，助力鄉(xiāng)村振興。

5.5 加強科普宣傳活動，培養(yǎng)光伏農(nóng)業(yè)人才

利用各種平臺，廣泛開展光伏農(nóng)業(yè)主題科普活動，加強農(nóng)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)管理人員培訓(xùn)，提升對光伏農(nóng)業(yè)的認識和了解，增強建設(shè)光伏農(nóng)業(yè)項目的積極性。光伏與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)要有各自獨立的管理與生產(chǎn)團隊,不能一支隊伍管兩塊業(yè)務(wù),甚至外行管專業(yè)的事,真正做到專業(yè)人士負責專業(yè)的事,規(guī)避生產(chǎn)與運營的人為風險。