厦门光伏农业发展前景初探

张小杭，崔寿福，刘福平

(福建省亚热带植物研究所，福建省亚热带植物生理生化重点实验室 361006)

光伏农业是把太阳能发电技术扩展应用到现代农业的新型现代农业，它不仅有益于光伏产业本身，同时对现代农业的转型也具有十分重要的意义，一方面通过提高土地的综合利用率达到土地、阳光资源的高效应用，实现发电和农业的双向收益，达到节能环保的目的;另一方面，光伏农业在追求经济、社会与生态效益的基础上，实现了农业经济可持续发展。2004年，厦门市出台《关于鼓励使用清洁能源的通知》，并研究探索利用财政、税收和价格等激励政策推动节能工作的新路子;2013年7月15日，国务院颁布《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》和《太阳能光伏产业“十二五”规划》，把太阳能光伏生态大棚电站的模式列为光伏建筑一体化示范项目，国家财政给予补贴，进一步推动了我国光伏农业向纵深发展。光伏农业与我国当前经济转型和生态文明建设目标相契合，已成为现代农业发展的一种全新模式。

1 厦门市的地理气候条件

厦门市位于我国东南部，地处东经118°04'04″、北纬24°26'46″，背靠漳州、泉州平原，濒临台湾海峡，距北回归线约1.5度，气温变化小，四季区分较不明显，南亚热带季风型海洋性气候，很少出现连续多天见不到太阳的天气。区域内太阳能资源丰富，平均年日照时数2233.5 h，全年日照百分率51%，太阳能年辐射强度约5250 MJ/m2，辐射总量居全国中等偏上水平。7月份日照时数最大，2月份日照时数最小。厦门全市土地总面积1565.09 km2，海域面积300多km2，具有大规模可利用太阳能的自然资源。综合考虑厦门市的自然、经济和技术条件，大规模开发利用太阳能是可行的。

2 光伏农业模式及其在厦门市的应用潜力分析

厦门市具有持续利用太阳能非常有利的条件，太阳能在发展厦门农业上有着广泛的应用范围，以下就5种光伏农业模式在厦门市的应用潜力进行分析。

2.1 光伏农业大棚

光伏农业大棚把光伏发电和农业种植有机结合起来，通过分光技术把太阳能辐射分为适合于植物光合作用所需的光波和适用于光伏发电的光波，为大棚内加温、补光、地源热泵等设备供电，同时保证室内作物光合作用，从而实现农业生产高产高效、绿色环保。如果将这些传统温室大棚的透光屋面充分利用起来，将透光太阳能薄膜电池安装在大棚棚顶，利用温室本身作为光伏发电的建筑基础，可以节约大量的土地资源。

厦门市地处沿海，热带风暴天气比较多，传统蔬菜种植受天气影响很大，造成了厦门市蔬菜供应具有很强的不确定性。2000～2011年，厦门市蔬菜种植面积在2万hm2左右，而近些年来，由于厦门城市建设规模不断扩大，岛内外的蔬菜基地大都被征用，蔬菜种植面积不断减少。与之相反的是，厦门市的城镇人口快速增长，使蔬菜供求关系更加紧张，蔬菜价格明显上涨，并对CPI走势产生较大影响。因此，政府在推进城市化进程中，在无法增加蔬菜种植面积的情况下，应大力发展现代设施农业，加大对现代植物工厂、温室大棚的政策和资金支持力度，提高蔬菜生产的集约化、标准化程度。而发展光伏农业大棚设施栽培，对增强厦门市蔬菜综合生产能力和抵御自然灾害能力，推动现代农业发展必将产生重要作用。

2.2 光伏杀虫灯

光伏杀虫灯技术是利用太阳能电池板吸收太阳光后转换成的电能，根据昆虫具有趋色性、趋波性、趋光性的生理特点选择特定的波长光源，使害虫被杀虫灯的光源所吸引，飞往灯光处触电死亡。该技术还可应用光谱变频技术，将有效引诱光波范围变得更加广谱，从而诱杀更多种类和数量的害虫，达到减轻甚至避免害虫对农作物的危害。光伏杀虫灯的应用可以取代农药或减少农药的使用，提高农产品的食用安全性。同时光伏杀虫灯具不需架设常规的电缆设施，安装极其方便，一台光伏杀虫灯可以辐射2 hm2面积的农田，使用寿命超过10年。因此，光伏杀虫灯的应用很快受到农民尤其是绿色农业种植户的欢迎，发展迅速，是迄今为止太阳能农业中推广应用较多的产品类型。厦门市广大的蔬菜农田、果树每年由于果蝇的危害造成了巨大的损失，如果将光伏杀虫灯用于杀虫，既节能环保，又节省劳力，具有推广意义。

2.3 光伏养殖场

作为传统农业支柱之一的水产养殖业占用大面积的水资源，近20年来工厂化水产养殖已经取代了传统的池塘、流水、网箱等养殖方式。工厂化养殖系统地把生物、物理及化学的方法有机结合在一起进行水处理，使水产养殖过程不受自然条件影响，这种循环式的高密度养殖方式具有生产连续性、无季节性和主动控制性等特点，其核心控制技术环节，如水体循环、水体控温、水质监测、生物过滤、充气增氧、臭氧脱色、饵料投喂、死鱼收集、污水处理等，正逐步从机械化进入自动化或半自动化控制，成为用电大户。光伏养殖场使现代清洁能源工程与传统养殖业结合在一起，在养殖场屋顶建设光伏电站，为传统养殖业提供绿色能源。当前畜禽养殖业普遍存在排放量大、治污水平低的问题，因而畜禽养殖业是重点污染排放监管行业。为此，许多养殖户将畜禽养殖场选择在远离村庄、城区的地方，这些地方经常缺电但太阳能资源丰富，极适宜发展光伏养殖场，利用太阳能就地发电，可节省传统的输电设施。

近年来，随着人们生活水平的提高，对水产、畜禽产品的需求量上升，生产利润可观，厦门市水产、畜禽养殖业快速发展，在农业中所占比重日益增大。发展太阳能光伏养殖场对促进厦门市的未来农业发展有着传统能源不可比拟的优势，且具有明显的经济效益和社会效益。

2.4 光伏水泵 (太阳能动力水泵)

光伏水泵是利用太阳能电池发电，通过跟踪、变换及控制等装置，驱动各种类型电机带动高效水泵的光电机一体化系统，在无须任何外来能源的情况下可以机动灵活地用于农田灌溉，为现代农业技术发展、节能环保技术创新提供了极好的手段。与传统的气柴油抽水机相比较，光伏水泵具有压倒性的经济优势，它省略了蓄电环节，降低了投资成本及运营成本，既环保节能，又能实现二氧化碳零排放。

厦门市的海、河、湖、塘等水源十分丰富，对厦门市农业生产起着十分重要的作用。众多蔬菜产区都在应用地下水灌溉蔬菜。因此，应用光伏水泵及太阳能提灌设施——光伏水泵系统，将太阳能直接转化成电能来抽提水到灌区或养殖场，用于农作物的灌溉或淡水、海水养殖，实现低成本运行，既节省了燃油，又减少了二氧化碳、二氧化硫等的排放。

2.5 太阳能污水净化系统

随着经济快速发展，环境污染日益严重，污水是其中一大问题。太阳能污水净化系统由太阳能光伏板、支架、逆变器、蓄电池、曝气系统、回流系统、微电脑控制系统和远程通信系统等设备组成，太阳能转化的电能可供曝气设施、回流设施使用，多余的能量贮存于蓄电池之中;通过微电脑控制系统实现自动化控制，自动运行曝气设施、回流设施和搅拌设施。太阳能污水净化系统比传统污水处理系统有着不可比拟的优势，把太阳能转化成电能、热能之后再运用到污水处理工艺中，此过程所有的能量供给全部来自太阳光，无须任何电费、基本无须专人看守、运行费基本为零、二次污染少，具有极强的推广价值。据统计，全国城镇饮用水源近1/5不达标，厦门市也深受其害。鉴于太阳能污水净化系统的优势，厦门市可因地制宜，大力发展。

3 厦门市发展光伏农业的进展与展望

2010年，厦门市委市政府一号文件提出厦门市要大力发展智慧型都市农业。随即厦门市农业局决定在翔安区新店镇沙美村建设海峡农业高新技术园，要求把园区建设成为厦门市智慧型都市农业的“样板”和“示范窗口”。根据规划，建成之后的海峡农业高新技术园将被打造成引领智慧型都市农业发展的标志性示范基地、农业部 (厦门市)对台农业交流合作基地的核心区、国家对台农业交流合作的重要窗口，更是具有重要影响力的集生活、生产、生态等多功能于一体的农业高科技园区。其中，最令人瞩目的当属未来园区内的太阳能智能植物工厂，在国内率先建设集光伏、LED、水肥一体化、智能控制、无公害种植等先进技术于一体的太阳能智能植物工厂，实现低碳节能、健康高效的农业发展目标。随着项目的推进，一座集生产、生活、科研于一身的技术园已初现雏形，并展现出勃勃生机。

光伏农业是快速发展的朝阳产业，光伏太阳能在农业上的应用远不止上述几个方面，在科研人员的不断努力下，相信先进的科技产品会层出不穷地被开发出来，为农业生产提供方便的同时，也能推动农业科技水平提高，促进农村建设加快转型，提升农民的生产及生活水平。光伏农业是厦门市农业发展的新契机，是建设厦门现代农业、实现美丽厦门的重要组成部分，把握住这次农业产业革命的机会，也将助推厦门市的现代化港口风景旅游城市建设。

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