淺談我國(guó)光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展的階段

(湖北大學(xué) 湖北 武漢 430000)

從上世紀(jì)90年代以來(lái)，世界性能源危機(jī)和全球變暖問(wèn)題逐漸成為各國(guó)首腦會(huì)議上都會(huì)提及到的一個(gè)重要話題。在2009年哥本哈根會(huì)議之后，怎樣應(yīng)對(duì)全球的氣候變化和如何低碳減排成為世界各國(guó)的共同任務(wù)。近些年來(lái)，隨著國(guó)際油價(jià)的不斷攀升，光伏能源的重要性和戰(zhàn)略意義進(jìn)一步凸顯。太陽(yáng)能作為一種清潔能源一直以來(lái)都具有廣闊的前景，它將是這個(gè)世紀(jì)能源科學(xué)發(fā)展的重要方向之一。光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)作為太陽(yáng)能與農(nóng)業(yè)的完美結(jié)合，為新能源的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整注入了新的活力。我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，一直以來(lái)都是以高投入、高消耗的粗放型模式維持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，如何改變這種粗放式的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，以及轉(zhuǎn)變這樣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，正成為農(nóng)業(yè)人長(zhǎng)久已來(lái)的愿望。在光伏農(nóng)業(yè)逐步發(fā)展的今天，回顧光伏+農(nóng)業(yè)模式的最初誕生，到如今多種光伏農(nóng)業(yè)模式已被實(shí)際應(yīng)用了全國(guó)各區(qū)域，筆者認(rèn)為有必要?dú)w納總結(jié)我國(guó)光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展階段，以及每個(gè)階段發(fā)展的特征，為我國(guó)以后的光伏農(nóng)業(yè)研究做出一定的努力。

一、發(fā)展階段

根據(jù)光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式變化以及我國(guó)光伏發(fā)電的裝機(jī)總?cè)萘浚蓪⑵浞譃槿齻€(gè)階段：

(一)第一階段(2009～2012年)

2009年10月，臺(tái)灣光寶集團(tuán)在江西上饒承建了中國(guó)第一個(gè)薄膜硅光伏農(nóng)業(yè)大棚，至此這種特殊的“光伏+”應(yīng)用形式引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。從1957年我國(guó)的農(nóng)業(yè)大棚就已經(jīng)開(kāi)始逐步推廣起來(lái)了，到如今我國(guó)早已成為了全球最大的農(nóng)業(yè)大棚國(guó)家，因此在光伏+農(nóng)業(yè)的模式應(yīng)用中，率先將其結(jié)合在了大棚這一個(gè)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目中，利用大棚立體式的結(jié)構(gòu)，充分利用了大棚的棚頂，既滿足了農(nóng)業(yè)用電的需求，也不占用地圖面積。當(dāng)時(shí)的光伏農(nóng)業(yè)大棚可以分為薄膜硅光伏農(nóng)業(yè)大棚和晶體硅光伏農(nóng)業(yè)大棚，其主要特點(diǎn)為建材型結(jié)構(gòu)，即光伏組件作為一種建筑材料替代了原有的玻璃、采光板或塑料薄膜，為了保證農(nóng)作物的生長(zhǎng)，兩類大棚多可采用“光伏組件+間隔玻璃”方式實(shí)現(xiàn)透光。

下圖是我國(guó)2009-2012年光伏年裝機(jī)量、增長(zhǎng)率以及全球光伏年裝機(jī)量情況：

(二)第二階段(2012～2015年)

在2012年以后，汲取了前期的經(jīng)驗(yàn)，“光伏+農(nóng)業(yè)”不僅僅只有光伏農(nóng)業(yè)大棚這種形式，還有光伏養(yǎng)殖、種植、光伏設(shè)施等項(xiàng)目也成為了解決光伏用地的重要途徑之一。另外，由于硅基薄膜組件效率過(guò)低，于是農(nóng)光互補(bǔ)形式應(yīng)運(yùn)而生，荒山互補(bǔ)式，則成本較高，農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目基本上都是采取晶體硅光伏主要是利用荒山荒地，種植適宜生長(zhǎng)的農(nóng)作物，實(shí)現(xiàn)土地的綜合利用，通過(guò)優(yōu)化后的光伏農(nóng)業(yè)大棚，不再采用“光伏組農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目，種植了西瓜、南瓜、黃豆、決明子等作件+間隔玻璃”這種形式，多采用陰陽(yáng)棚的形式。除了光伏農(nóng)業(yè)大棚，光伏種植和光伏養(yǎng)殖還有以下幾種具體的應(yīng)用形式：架高敞開(kāi)式、荒山互補(bǔ)式、集成建材式以及屋面構(gòu)件式等。其中，架高敞開(kāi)式為近幾年最主要的農(nóng)光互補(bǔ)應(yīng)用形式，通過(guò)管樁將光伏組件支撐起來(lái)，并適當(dāng)增加光伏陣列的間距，來(lái)保證農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)。根據(jù)所種植農(nóng)作物的種類，確定管樁高度以及組件陣列距離，同時(shí)還可以根據(jù)農(nóng)作物對(duì)光的需求，分區(qū)域種植不同類型的農(nóng)作物。

總體而言，在這一時(shí)期我國(guó)的光伏農(nóng)業(yè)是呈爆發(fā)式的增長(zhǎng)。在2014年9月，國(guó)家能源局下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)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)日程。到2014年3月，中國(guó)的光伏農(nóng)業(yè)大棚、漁光互補(bǔ)的水產(chǎn)養(yǎng)殖、光伏畜禽養(yǎng)殖大棚等項(xiàng)目已達(dá)400多個(gè)，截至2014年7提上月底，光伏農(nóng)業(yè)專案累計(jì)超2GW。截至2015年底，我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量4318萬(wàn)千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家。其中，光伏電站3712萬(wàn)千瓦，分布式606萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量392億千瓦時(shí)。2015年新增裝機(jī)容量1513萬(wàn)千瓦，完成了2015年度新增并網(wǎng)裝機(jī)1500萬(wàn)千瓦的目標(biāo)，占全球新增裝機(jī)的四分之一以上。全國(guó)大多數(shù)地區(qū)光伏發(fā)電運(yùn)行情況良好，全國(guó)全年平均利用小時(shí)數(shù)為1133小時(shí)，西北部分地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄光現(xiàn)象，甘肅全年平均利用小時(shí)數(shù)為1061小時(shí)，棄光率達(dá)31%；新疆自治區(qū)全年平均利用小時(shí)數(shù)為1042小時(shí)，棄光率達(dá)26%。

(三)第三階段(2016年～現(xiàn)今)

由于光伏建設(shè)用地的緊缺，短期內(nèi)農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目還是會(huì)以架高敞開(kāi)式和荒山互補(bǔ)式為主，但是農(nóng)光互補(bǔ)的核心依然還是以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，未來(lái)農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目必然是以種植、養(yǎng)殖、參觀旅游、生態(tài)住宿、生態(tài)餐廳、生態(tài)采摘為一體的大農(nóng)業(yè)、大光伏項(xiàng)目，不會(huì)僅僅局限于目前這種以偏向新能源發(fā)電的狀況。

下圖是我國(guó)2016年部分城市關(guān)于光伏發(fā)電的統(tǒng)計(jì)信息表：

省(區(qū)、市)累計(jì)裝機(jī)容量(萬(wàn)千瓦)新增裝機(jī)容量(萬(wàn)千瓦)其中：光伏電站其中：光伏電站總計(jì)7300646232192852北京24583天津60484744河北443404203192山西297284183172內(nèi)蒙古637637148?166遼寧52363629吉林56514945黑龍江17121511江蘇54637312370浙江33813117588安徽345267225178江西228171185154山東455336322247河南284248244234湖北187167138124云南208208144?145西藏33331616陜西334322217210甘肅6866807674青海682682119118寧夏526505217199新疆862862329?333

*注：2015年內(nèi)蒙古、新疆、云南的分布式發(fā)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在誤差，分別為18萬(wàn)、4萬(wàn)、1萬(wàn)千瓦，在本表數(shù)據(jù)中進(jìn)行了相應(yīng)核減，故三省新增裝機(jī)容量小于其光伏電站裝機(jī)容量。(數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家能源局官網(wǎng))

我國(guó)作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，一直力圖將農(nóng)業(yè)發(fā)展成為極具現(xiàn)代化的新型產(chǎn)業(yè)，隨著光伏新能源的普及，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)也順勢(shì)打上了這趟順風(fēng)車。從2009年，我國(guó)光伏農(nóng)業(yè)電站裝機(jī)容量不到1MW，到2014年達(dá)到了1182MW，呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，到2014年3月，經(jīng)相關(guān)部門(mén)立項(xiàng)的光伏農(nóng)業(yè)大棚、漁光互補(bǔ)的水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種模式項(xiàng)目已達(dá)400多個(gè)。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2018年期間，中國(guó)農(nóng)業(yè)光伏電站年裝機(jī)容量將達(dá)到3260MW，累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到12416MW。

在未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，光伏將會(huì)是國(guó)家新能源發(fā)展的重要方向。通過(guò)將傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式于光伏的有效結(jié)合，將進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)發(fā)展的科技含量，帶動(dòng)與農(nóng)業(yè)發(fā)展相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，這也是我國(guó)農(nóng)業(yè)能夠快速健康的過(guò)渡到現(xiàn)代化和集約化一個(gè)重要保障。

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