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編者按：光伏農(nóng)業(yè)：是將太陽能發(fā)電廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究、種植、養(yǎng)殖、灌溉、病蟲害防治以及農(nóng)業(yè)機(jī)械動力提供等領(lǐng)域的一種新型農(nóng)業(yè)。光伏農(nóng)業(yè)的核心是晶體或薄膜太陽能設(shè)施農(nóng)業(yè)一體化并網(wǎng)發(fā)電站。

它集合了晶體或薄膜太陽能發(fā)電、農(nóng)業(yè)光電子工程、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖、加工和綜合利用、人才培訓(xùn)、觀光農(nóng)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品物流等高新技術(shù)。

光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展，不僅能夠有效利用太陽能資源，生產(chǎn)出清潔綠色能源，還能實(shí)現(xiàn)高效種植、養(yǎng)殖，綜合保護(hù)種植和養(yǎng)殖環(huán)境，為種植、養(yǎng)殖及后續(xù)農(nóng)產(chǎn)品加工供給能源，也為綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一條新的路徑。如光伏農(nóng)業(yè)大棚不僅能種蔬菜，還能通過多晶光伏組件或薄膜組件組成的棚頂吸收太陽能來發(fā)電，在滿足自身用電之余將富余電力輸送到國家電網(wǎng)，這樣既環(huán)保又節(jié)能。另外，從短期來看，光伏農(nóng)業(yè)在一定程度上是解決目前光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)困境的有效措施，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)場變工廠、田間變車間。從長遠(yuǎn)來看，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要科技和新能源作為推進(jìn)的動力，而光伏技術(shù)的應(yīng)用對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的支撐和對于我國的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型具有重要意義。

目前，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)工廠化水平與現(xiàn)代化裝備水平處于“低投入-低產(chǎn)出-低效益”的落后模式。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境逆境抵御能力弱，低溫、雪災(zāi)、連續(xù)陰天及霧霾頻發(fā)等極端天氣往往會造成極大的生產(chǎn)危害和經(jīng)濟(jì)損失。在過去30a里，我國盲目擴(kuò)大設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模，單純提高設(shè)施栽培面積，雖能在一定程度上提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值、增加農(nóng)民就業(yè)，但耕地等農(nóng)業(yè)資源占用量大等因素導(dǎo)致生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)效益低的問題日益突出。要改變目前耕地資源利用效率低、環(huán)境控制水平低、生態(tài)環(huán)境影響突出等問題，就必須向“適投入-高產(chǎn)出-高效益”模式轉(zhuǎn)化，以提高單位土地資源利用效率，節(jié)省土地資源，強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)作用。因此，發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)，可以在一定程度上推進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，從而提高環(huán)境控制及裝備水平，是設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)選之路。
1、光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

1.1、國內(nèi)外光伏農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有農(nóng)業(yè)大棚333萬hm2以上，主要集中在山東、江蘇、江西等農(nóng)業(yè)大省，這些省份陽光較為充足，能夠同時為植物和光伏設(shè)施提供光能。目前已有多省完成了光伏農(nóng)業(yè)大棚的建設(shè)并開始運(yùn)營，截至2014年3月，我國已有400多個具一定規(guī)模的光伏蔬菜大棚、光伏畜禽養(yǎng)殖大棚、“漁光互補(bǔ)”水產(chǎn)養(yǎng)殖、光伏畜禽養(yǎng)殖大棚等項(xiàng)目。2013年底國家審批通過的農(nóng)業(yè)光伏和漁光互補(bǔ)項(xiàng)目超過2.9GW，而2014年1~7月，正在建設(shè)或已簽約擬建的光伏農(nóng)業(yè)項(xiàng)目超過2GW。近2年來，英利、保利協(xié)鑫、青島昌盛等知名光伏企業(yè)開始投建光伏農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，使得光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加迅猛。縱觀其他農(nóng)業(yè)大國，日本農(nóng)林水產(chǎn)領(lǐng)域在2013年放寬了有關(guān)農(nóng)業(yè)型光伏發(fā)電的規(guī)定：若發(fā)電設(shè)備的陰影造成的農(nóng)作物減收比例在20%以內(nèi)，則支柱的地基部分便認(rèn)可轉(zhuǎn)用為暫時性農(nóng)用地。澳大利亞、美國等地域?qū)拸V的農(nóng)業(yè)大國則較多為光伏屋頂發(fā)電，較少與農(nóng)業(yè)結(jié)合。

1.2、光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的問題

①產(chǎn)業(yè)發(fā)展與市場發(fā)展不平衡

“十一五”期間我國太陽能電池產(chǎn)量飛速增長，我國太陽能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)制造、產(chǎn)業(yè)體系管理等方面有了一定的基礎(chǔ)。但是，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)存在“兩頭在外”的情況，即90%以上的硅材料依賴進(jìn)口，90%以上的產(chǎn)品銷售依賴海外市場。盡管我國相關(guān)光伏企業(yè)一直不斷創(chuàng)新以降低晶硅光伏組件的生產(chǎn)成本，但是中國的消費(fèi)能力仍與國際市場的售價有很大差距。中國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間較短，在工藝、技術(shù)和人才等方面基礎(chǔ)薄弱，國內(nèi)設(shè)備研制和光伏市場的發(fā)展明顯滯后，中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場發(fā)展極不平衡，這使得中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到海外市場的嚴(yán)重制約，并與中國能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展方向不相協(xié)調(diào)。

②政策支持等不到位

從各國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析，眾多國家太陽能電池的發(fā)展主要受益于政府對光伏產(chǎn)業(yè)的政策扶持和價格補(bǔ)貼?？墒?，我國政府現(xiàn)今對光伏設(shè)施應(yīng)用的支持政策體系仍不完善，相關(guān)的市場促進(jìn)政策也不能促使形成支持光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的長效機(jī)制，同時，很多已經(jīng)出臺的相關(guān)目標(biāo)規(guī)劃文件已跟不上光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求。雖然2012年國家工信部發(fā)布的《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃》文件中，已將太陽能光伏發(fā)電生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚的模式劃為光伏建筑一體化示范項(xiàng)目，可以獲得國家的財(cái)政補(bǔ)貼，但落到實(shí)處還需一個過程。

③光伏組件的電池不統(tǒng)一

光伏行業(yè)發(fā)展有3個重要的指標(biāo)：一是轉(zhuǎn)化率高，二是可靠性好，三是成本低。現(xiàn)在我們國內(nèi)光伏電池主要分為晶硅電池和薄膜電池。在“十一五”末期，我國晶硅電池產(chǎn)量占太陽能電池總產(chǎn)量的95%以上。就目前的報(bào)道得知，晶硅電池的光能轉(zhuǎn)化率高于薄膜電池，另外晶硅電池的可靠性已經(jīng)通過至少25年的驗(yàn)證，而薄膜電池卻沒有可靠驗(yàn)證過其使用壽命，這樣的不確定性使比薄膜電池成本高的晶硅電池仍占據(jù)國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的主要市場。

④光伏產(chǎn)業(yè)會對環(huán)境造成一定的污染

太陽能晶硅電池的生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的污染，有大量的含氟廢水排放。近年來，“洛陽中硅”、“浙江海寧晶科能源多晶硅污染”等事件的發(fā)生，引發(fā)了人們對于新能源企業(yè)重污染的討論，光伏產(chǎn)業(yè)企業(yè)如何從本質(zhì)上解決對環(huán)境污染和破壞的重要問題現(xiàn)今備受廣大人民關(guān)注。

⑤光伏與農(nóng)業(yè)的結(jié)合仍缺乏理論研究

光伏電站為節(jié)省土地面積和架構(gòu)成本，力爭把光伏電池排列緊密，但不同農(nóng)作物的采光生長模式不同，因此光伏電池的排列必須考慮農(nóng)業(yè)大棚里不同農(nóng)作物物對不同采光強(qiáng)度的要求，使光伏電池的排列不影響農(nóng)作物采光。同時根據(jù)當(dāng)?shù)貙Σ煌r(nóng)作物的需求情況，結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋刭Y源與環(huán)境特征設(shè)計(jì)不同農(nóng)作物所需的不同規(guī)格的光伏電站農(nóng)業(yè)大棚。另外，光伏農(nóng)業(yè)一體化項(xiàng)目集合了設(shè)施農(nóng)業(yè)、觀光旅游、光伏發(fā)電功能，在總平面規(guī)劃設(shè)計(jì)時，除要考慮發(fā)電工藝合理需求外，還應(yīng)關(guān)注合理布置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)觀光、旅游、示范功能，在功能區(qū)劃分、道路規(guī)劃、人流和物流組織等方面統(tǒng)籌考慮。

⑥目前的光伏農(nóng)業(yè)推廣模式較少，且項(xiàng)目建設(shè)存在問題

目前國內(nèi)很多光伏企業(yè)推廣的多是“光伏農(nóng)業(yè)大棚”、“漁光互補(bǔ)”等模式。雖然有分析指出通過利用當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，結(jié)合光伏發(fā)電、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)保護(hù)和觀光旅游為一體，提高土地單位產(chǎn)出，增加農(nóng)戶收益，最大限度利用資源，增加生態(tài)和社會收益。但這些僅僅是企業(yè)的大膽設(shè)想，目前國內(nèi)還沒有詳細(xì)具體的成功案例，在光伏農(nóng)業(yè)一體化項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施過程中，有可能會遇到未知的問題。如“漁光互補(bǔ)”模式中，在水面上鋪開的太陽能板不能面積過小，又因?yàn)榇竺娣e建設(shè)離不開架構(gòu)，架構(gòu)離不開支撐。而各個點(diǎn)水深與水下地質(zhì)環(huán)境并不一樣，這不但需要比陸地上消耗更多的材料，而且給設(shè)計(jì)施工帶來很大難度。另外，所需的支撐材料需長期浸泡在水中，這對材質(zhì)提出很高的要求，即耐腐蝕，防腐問題將帶來很大挑戰(zhàn)。除此之外，還要考慮到承重能力，設(shè)計(jì)支架要抗得住風(fēng)浪的力量，鋪設(shè)太陽能板的面還要與水面保持一定的距離，以防風(fēng)浪損壞電氣設(shè)備。在水面上建設(shè)光伏電站要比在陸地上建設(shè)復(fù)雜得多，不僅不易設(shè)計(jì)，而且耗時、費(fèi)工、耗材，建成運(yùn)行后續(xù)維護(hù)也存在很大問題，且不說魚塘上的光伏電池板對魚塘管理造成的不良影響，單就光伏電站而言，其利用率并未充分提高，且增加了投資成本。