杭州地區光伏農業典型模式與發展對策

華永新，覃舟，唐洪興

(杭州市農村能源發展中心,浙江 杭州 310026)

光伏農業是將光伏發電、農業生產和養殖以及農業設施等相結合的一種新興產業。近年來，很多農村地區都已經開始探索“光伏+農業”發展模式，在拉動農民致富增收的同時，也促進了生態環境質量提升，實現一地多用，多方共贏。

1 國內外光伏農業發展情況

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

我國幅員遼闊，光伏農業起步較晚，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首個薄膜太陽能農業大棚發電站，并已正式并網發電[8]。太陽能光伏與物聯網技術應用于農場更是現代農業的前沿水平。2012年福建泉州百來太陽能有限公司把太陽能、物聯網技術應用于農場中。2013年3月，國內首批17座光伏大棚在“蔬菜之鄉”山東壽光建設完成，并于當年11月并網發電。隨后，光伏大棚模式逐漸在山東、江蘇、江西、內蒙、寧夏等多省乃至全國范圍內進行推廣[9]。在2014年9月， 國家能源局下發 《關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》，直接把光伏農業的建設提上日程，我國光伏農業呈現爆發式的增長[10]。2015年10月9日，科技部主導的現代光伏農業產業聯盟成立，加快農業與光伏產業有機結合，全國各地知名光伏企業陸續投建光伏農業項目，將光伏發電廣泛應用到種植業、養殖業、林業、漁業等領域，使得光伏農業產業發展更加迅猛。相關研究機構預測，到2018年，中國農業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 杭州地區光伏農業發展現狀

杭州市是浙江省光伏應用高質量發展的排頭兵，近幾年在農村地區應用快速發展。既有與種植業結合，也有與養殖業結合，既有與民居生活結合的戶用光伏項目，也有與扶貧工作結合的村級光伏電站。

2.1 規?；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規?；惺焦夥娬?個，累計裝機容量153 MW，據估算，每年可發電約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、園地等一般農地及荒山荒地建設光伏發電扶貧電站，累計已完成57個光伏扶貧試點項目，裝機規模約為10 MW，年發電約1 000萬kW·h，各區(縣、市)也積極安排資金，建設光伏扶貧電站約50個。每個村集體經濟每年可增收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 戶用分布式光伏發電項目

截至2019年，全市通過利用農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，年發電1.84億kW·h，促進村民增收外，推動美麗鄉村建設。

2.4 小型光伏農業應用項目

近幾年陸續建成多個與育秧大棚、溫室蝦塘、家庭果蔬農場和養豬場相結合的小型光伏農業項目，實現土地立體化增值利用。位于蕭山圍墾的新活力水產養殖基地依靠棚頂的光伏發電系統所發電力保持棚內24 h恒溫，節省不少電費。臨安區文華農牧公司通過在種豬場屋頂安裝光伏發電設施，以滿足公司生產生活用電，實現了環境友好型的綠色生豬養殖方式。

3 杭州地區光伏農業發展典型模式

3.1 農光互補構建現代生態農業循環立體產業園模式

淳安縣威坪鎮葉家村淳安妍源農業生產基地20 MW農光互補電站，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，棚內培育食用菌，打造現代生態農業循環立體產業園。

技術優勢。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作物因雨淋而遭受的農業損失。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和產量，真正實現綠色生態農業。

經濟效益。政府通過建設20 MW農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；農業公司從村集體租用37.3 hm2農地，村集體年可增收25萬元土地租金；電站業主按照當前電價0.83元·(kW·h)-1的電價,預計8年可收回成本；農業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；十余名村民可在農業公司務農，年收入可達3萬元。項目實現了農民、企業、政府的“多贏”局面。

社會效益。一方面，著力打造“現代農業循環經濟、生態觀光鄉村旅游、低碳養生休閑度假、尊重自然構建和諧”的現代生態循環農業立體產業園和青少年科普教育實踐基地。另一方面，帶動當地旅游業，為農民提供工作崗位，解決就業問題。

環保效益。按20 MW電站年發電量2 000 萬kW·h計算，每年可節約標煤6 000 t，CO21.78萬t，SO2220 t，既優化能源結構，又美化周邊環境。

3.2 光伏發電消除集體經濟薄弱村模式

臨安區政府委托杭州福斯特光伏發電有限公司，在臨安區13個鎮/街道的20個集體經濟薄弱村建設光伏扶貧項目對當地扶貧消薄有重要的現實推廣意義。

技術優勢。企業作為本地龍頭企業，具有成熟的安裝和運維團隊和豐富的本地項目建設經驗，可根據各村實際制定個性化運維方案，力求效益最大化。

經濟效益。政府出資委托本地企業建設光伏扶貧電站，使項目運行更為穩定長久。每個光伏發電項目投資100 萬元，裝機容量180 KW。根據當前最新退坡國家補貼、省市區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。符合農村人居環境整治和鄉村振興戰略，將光伏發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。

環保效益。按180 kW裝機規模來計算，年發電量約18萬kW·h，可節約標準煤64.8 t，CO2179.46 t，SO25.4 t。

3.3 光伏農業溫室大棚模式

蕭山區光伏白蝦溫室大棚項目，光伏發電作為新型農業發展的基礎性設備和可持續發展能源，與現代化農業設施的新技術、新產品聯合開發。

技術優勢。農業生產企業基于多年豐富的農業生產經驗，根據白蝦等水產養殖的環境要求，研發地熱能、生物質能與太陽能互補的小型能源供給系統，光伏電站所發電力能確保溫度控制設備和加氧裝置需要24 h運行，節省電費。

經濟效益。裝機規模40 kW漁光互補農業大棚投資額30萬元，獲得農業專項補貼18萬元，農戶自投12萬元，光伏年發電量約40萬kW·h，所發電力全部用于大棚內的農業設施外，余電還可獲得額外發電補貼(2016年并網項目，國補0.42元·(kW·h)-1，省補0.1元·(kW·h)-1，市補0.1元·(kW·h)-1)，經濟效益顯著。

社會效益。水產養殖采用光伏、地熱能及生物質能的相結合小型能源系統替代煤來進行加熱保溫，既體現了農業科技進步，也是助力農業生產的有效實踐，更是對打贏藍天保衛戰的重要支撐。

環保效益。項目年發電量約40萬kW·h，每年可節約標煤120 t，CO2356 t，SO24.4 t。

3.4 “板上發電、板下養殖”模式

建德市三都鎮20 MW漁光互補電站項目采用水面漂浮式光伏發電系統，結合透光雙波光伏組件，并進行水下養殖漁業，充分展現漁光互補的項目理念。

技術優勢。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，減少水面蒸發量，還有利于水污染防治和水產養殖。

經濟效益。政府通過建設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，遠高于直接租給養魚農戶；電站年發電量約2 400萬kW·h，業主預計8年可收回成本，此后每年還能獲得發電收益；養魚農戶低價向電站業主租用魚塘進行水產養殖，其漁業收益并未因光伏電站而受到影響。

社會效益。項目對當地生態環境和魚塘水質無污染破壞，相反，光伏漁業的優質、安全水產品滿足人們日益增長的高品質物質需求，還促進漁民增收。

環保效益。按年發電量2 400萬kW·h計算，年節約標煤7 200 t，CO22.14萬t，SO2264 t。

4 發展光伏農業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

光伏與農業的有效復合，關鍵是要科學合理處理好光伏與農業生產之間爭光照、爭土地、爭空間的“三爭”矛盾[12]。杭州地區基本沒有戈壁、荒漠、荒草地等未利用地資源，在基本農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，光伏農業面臨因土地性質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。光伏發電主要靠上網實現銷售，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成本就比建筑上和平地上建設光伏明顯要高，收益偏低，投資市場信心受挫,項目融資困難變大。

4.3 業主缺乏積極性，統一管理難度大

光伏農業致力于引領農民致富，農民作為光伏農業的主要參與者和經營者，需要具有相關專業知識，而事實上，很多企業、農戶僅憑一腔熱情，盲目投入，并未掌握相關知識。一旦產出低于預期，會影響業主熱情，挫敗他們創業、生產的積極性。光伏農業項目分布范圍廣,技術要求較高，統一管理難度大,農業生產與經營風險高。

5 推動光伏農業發展對策建議

5.1 加大相關政策支持，注重項目綜合效益

國家對光伏農業的優惠政策還是停留在單一針對光伏發電或者農業上,沒有針對光伏農業產業融合的相關優惠政策。而光伏農業的健康發展,絕不是僅對單一產業的扶持, 更需要系統性、綜合性的支持與推動[13]。因此，需要從實際出發，對相關政策進行整體優化，特別是土地政策，支持建設光伏農業項目。電力部門需要簡化電站并網手續流程問題。農光互補光伏電站項目農業產出達到相關要求后，不再征收耕地占用稅和土地使用稅。

5.2 完善產業標準體系，規范工程建設質量

應考慮光照、種植、養殖的具體需求，在優化選址、保證質量、規范運維等方面，制定相應的管理標準，確保項目在至少25年內長期穩定地運行。光伏企業也應該根據地區的實際情況組織全面融入光伏農業產業的運行之中，以更加專業化的團隊科學合理地進行光伏農業產業布局，避免假冒偽劣產品進入市場，從而推動光伏農業產業往標準化、規范化方向發展。根據項目所在地周邊農業用地畝均投入和產出的平均值，作為農光互補項目農業投入的硬性要求。

5.3 鼓勵技術研發創新，推廣光伏應用產品

光伏農業離不開技術創新。鼓勵科研投入，加強科研院所合作，研發光伏溫控、光伏灌溉、光伏照明補光、光伏水泵、光伏滅蟲燈等高效技術和產品，為農業光伏項目提供技術支撐，以先進技術示范引領、創新開發模式。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，推動光伏農業產業向質量高效型轉變。

5.4 推進項目示范建設，助推鄉村產業振興

農業與光伏相結合是大勢所趨，園區化、平臺化經營是發揮光伏農業優勢的必然選擇”[14]。探索與種植業、養殖業或生態旅游等三產融合發展的光伏農業項目，拓展光伏、地熱能、生物質能等綜合能源開發利用形式，打造示范引領工程，進一步推進農業轉型升級，助力鄉村振興。

5.5 加強科普宣傳活動，培養光伏農業人才

利用各種平臺，廣泛開展光伏農業主題科普活動，加強農業企業生產管理人員培訓，提升對光伏農業的認識和了解，增強建設光伏農業項目的積極性。光伏與農業產業要有各自獨立的管理與生產團隊,不能一支隊伍管兩塊業務,甚至外行管專業的事,真正做到專業人士負責專業的事,規避生產與運營的人為風險。