浅谈分布式光伏发电与浑善达克沙地“小生物经济圈”结合的发展模式

正镶白旗发展和改革局 ■ 郭尧

正镶白旗生态文明建设促进会防沙治沙协会 ■ 郭元朝

浅谈分布式光伏发电与浑善达克沙地“小生物经济圈”结合的发展模式

正镶白旗发展和改革局 ■ 郭尧*

正镶白旗生态文明建设促进会防沙治沙协会 ■ 郭元朝

从太阳能光伏发电项目开发现状及区域生态环境现状出发，以锡林郭勒盟境内浑善达克沙地为例，论述了光伏产业发展与浑善达克沙地治理相结合的“小生物经济圈”模式应用，实现经济社会生态效益相协调发展的模式方法，对浑善达克沙地区域内的分布式光伏开发方式进行探讨，为浑善达克沙地区域下一步发展光伏生态治理、光伏扶贫等工程建设提供借鉴。

分布式光伏；浑善达克沙地；小生物经济圈；生态治理；光伏扶贫

0　引言

太阳能光伏发电是我国重点发展的清洁能源产业之一。按照大型单独光伏电站设计，10 MW光伏电站需用地约30 万m2，虽然光伏支架和土建占地量较小，但光伏阵列之间及光伏组件下方的用地面积大，导致大量的土地资源闲置和浪费。因此，在近年来光伏产业发展中，国家积极引导光伏电站与产业发展相结合，制定了一系列的措施，鼓励光伏发电与农牧户扶贫、新农村新牧区建设、农牧业设施相结合，逐渐形成了光伏农牧业、光伏渔业、光伏生态治理、光伏扶贫等一些新模式。但由于我国幅员辽阔，各地自然条件和产业结构存在着不同的差异，新模式应用还正在探索中，未能得到大范围推广。

锡林郭勒盟境内风光资源丰富，是我国清洁能源发展的重点区域，由于土地资源和太阳能资源丰富，更是成为光伏企业投资的重点区域，近年来光伏装机容量迅速增长，但是目前尚未有与生态建设和农牧业产业化相结合的成熟模式。

锡林郭勒盟是临近首都北京最近的草原，也是浑善达克沙地的主要组成部分，距首都北京直线距离只有240 km，南部多伦县距北京最近距离仅180 km，是我国北方重要的生态屏障。受自然环境和经济发展因素制约，草原生态环境脆弱，农牧民收入水平低且不稳定。因此，在“十三五”及今后一个时期，按照国家能源政策导向，充分利用锡林郭勒盟丰富的太阳能资源，结合浑善达克沙地生态治理，积极发展与“小生物经济圈”相融合的光伏发电，开展新模式的示范和推广，在发展清洁能源产业的同时，可有效改善局部生态环境，促进沙地内牧民生产生活的改善和畜牧业的发展，符合“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，为内蒙古自治区光伏产业和沙产业的健康发展提供借鉴，从而在此模式覆盖范围内实现经济发展升级、生态环境改善、民生保障提高的目标。

1　浑善达克沙地概况及生态环境现状

浑善达克沙地位于内蒙古自治区中部草原的锡林郭勒盟和赤峰市西部，地理坐标为北纬42°05′～43°08′，东经112°09′～117°09′，东西长420 km，南北宽125 km，总面积约5万km2，其中在锡林郭勒盟境内4万km2[1]，是内蒙古自治区生态环境最脆弱的地区之一，也是京津地区重要的生态防线。2015年，内蒙古自治区人民政府《关于自治区主体功能区规划的实施意见》将锡林郭勒盟8个旗县列入国家级的浑善达克沙漠化防治生态功能区。

浑善达克沙地是中国著名的有水沙漠和生物基因库，具有多种地形地貌，水草丰美，景观奇特，风光秀丽。但自20世纪80年代以来，受气候变化、牲畜超载过牧、人为破坏等影响，生态环境严重恶化。2000年，国家在包括浑善达克沙地在内的华北地区紧急启动京津风沙源治理工程，在沙地范围实施生态治理，转移沙区人口，实行草畜平衡和休牧、轮牧、禁牧制度。通过在沙丘重度活化地段采用建设人工沙障与种植灌木林相结合的措施来固定沙丘，改善地表环境；在沙丘轻度活化地区通过飞播和人工种植、封育相结合的措施，恢复固沙能力强的灌草复合植被；在草原退化地区，积极保护和改良草场，增加草原植被，提高植被覆盖率。通过治理，浑善达克沙地生态环境得到整体遏制，局部好转，但由于生态环境与生产发展存在矛盾，沙地生态恢复问题仍需长期多种途径逐步解决。

2　锡林郭勒盟太阳能资源、开发现状及潜力

2.1太阳能资源

锡林郭勒盟属中温带大陆性半干旱气候，天气透明度高，天空晴朗少云。所以，全盟的日照时数、日照百分率、年总幅射量均高于同纬度的平原地区。日照时数和年总辐射量由东向西递增，年日照时数平均在3000 h以上，从2860 h增至3200 h；年总辐射量平均达5998.5 MJ/m2，从5441.8 MJ/m2增至6279 MJ/m2。全盟太阳能资源总量达1.2×1018kJ，折合为580亿吨标准煤[2]。

2.2开发现状

截止到2015年末，锡林郭勒盟并网发电项目14项，并网容量460 MW；在建项目4项，在建容量200 MW。

2.3开发潜力

2.3.1土地资源

锡林郭勒盟土地总面积20.3万km2，且地势平坦，人口密度5人/km2；全盟大部分区域为草原和沙地，不占用耕地，开发光伏项目对草地植被和牧民生产生活影响较小。

2.3.2送出条件

锡林郭勒盟靠近华北、东北等用电负荷中心，是国家规划的9个千万千瓦级现代化大型煤电外送基地之一；国家大气污染防治12条特高压中，锡盟至山东1000 kV特高压交流工程、锡盟至江苏1000 kV特高压直流工程已开工建设，2条特高压工程将采取“风火光”打捆方式将锡林郭勒盟的煤电和新能源送出。

2.3.3消纳能力

锡林郭勒地区经济增长点主要为煤炭、煤化工、有色金属、建材业及农畜产品加工等产业，这些行业的发展，带动了全社会用电量的高速发展。2014年，锡林郭勒地区用电负荷达到867 MW，用电量达到66.29亿kWh，呈稳定上升趋势。根据国民经济和社会发展目标，以及用电增长情况，预测到2020年，全社会用电量达到103亿kWh，平均增速8.7%；电网最大负荷为1600 MW，平均增速8.8%。

3　锡林郭勒盟传统“小生物经济圈”发展模式及制约因素

3.1传统“小生物经济圈”发展模式

锡林郭勒盟地区传统的“小生物经济圈”，一般是在浑善达克沙地内以户为基本单元，选择适宜地块，充分利用当地的土地、水、热资源，实行水、草、林、机、料5项配套措施，进行综合治理开发的一种生产模式[3]。

“小生物经济圈”分为核心区和保护区两部分，核心区主要包括牧户住房、棚圈、沙地种植园、人工牧草地、节水灌溉高产饲料地，并营造防护林带；保护区主要是在核心区外围的沙地进行生物措施和工程措施治理，防止沙丘活化流动。

3.2主要限制因素分析

在浑善达克沙地内发展“小生物经济圈”主要的限制因素包括：1)居住分散，网电覆盖密度较低，气候干旱，生产和灌溉等用能成本高，牧户收入无法支撑运营费用；2)整体投入较大，在无国家项目资金支持的前提下，依靠牧户投入难以实现预期的效果；3)要实现“小生物经济圈”的生态治理效果，首先必须在保护区内实行禁牧，且整体周期较长，受传统养殖观念和治理期经济收入下降的影响，牧户自发开展“小生物经济圈”建设的积极性不高。

4　分布式光伏与“小生物经济圈”结合产业模式的探讨

4.1建设条件的可行性和互补性分析

1)分布式光伏是指接入35 kV变电台区，规模在20 MW以下，采取“自发自用、余额上网”的一种光伏发电模式。浑善达克沙地内由于无大工业用电负荷，变电站电压等级基本在35 kV，符合分布式光伏接入条件。

2)由于沙地地势起伏，20 MW规模的光伏电站一般用地在70万m2，加上生物圈内其他建设用地30万m2，核心区面积100万m2；保护区面积为核心区面积的4倍，占地400万m2；整体“小生物经济圈”建设总面积约为500万m2，覆盖牧户5户。核心区内牧户和牲畜数量适中，便于生活和生产管理，同时能够起到规模化效益。

3) 2005年内蒙古自治区人民政府下发的《关于建立可再生能源保障性收购长效机制的指导意见》，明确指出了光伏今后限电率长期维持在6%以内，20 MW光伏电站年发电量为3200万kWh(按照可利用小时数1600 h计)，发电企业做为承担主体，年损失电量约192万kWh。按照自发自用模式，部分未能上网电量由发电企业免费供给“小生物经济圈”内牧户，可完全满足“小生物经济圈”内所有生产生活用电，降低“小生物经济圈”运行最大的成本；其余未能上网损失电量由企业承担，与常规光伏电站限电量直接损失浪费相比，可将限电损失电量进行充分利用。

4)光伏阵列的布设，可有效降低项目区内的风速，避免太阳直射，减少沙地的蒸发量；光伏组件的清洗和围栏林带的设置，可有效促进植被恢复，增加沙地植被覆盖度；通过合理布置光伏组件的间距和高度，组件区内可做为“小生物经济圈”的重要一环——打贮草基地使用。

5)“小生物经济圈”内的土地由承包牧户提供，基础设施由光伏项目企业出资建设，土地流转的补偿方式由企业一次性支付牧户租赁费转变为企业投资基础设施，解决了项目用地、沙地生态治理建设与牧民生产生活的矛盾，使牧户达到不脱离生产、保持长期稳定受益、提高治理积极性的目的，使光伏项目能够促进牧区居民生活条件改善和牧区畜牧业发展。

4.2营造技术方案和效益

4.2.1选址用地模式

光伏发电与小生物经济圈结合的项目选址应满足的条件：1)35 kV变电站站址周边10 km范围内，符合并网条件；2)选址内牧户具有长期治理沙地和发展生产的意愿；3)具备道路、水资源等基本建设条件。

4.2.2建设指标

生物圈内部必须做到水、草、林、机、料5项配套，各业布局合理，并满足牧户生产生活要求。建设指标按照每个小生物经济圈面积500 万m2、圈内牧户5户计算，每个小生物经济圈分为核心区和保护区两个部分。

核心区占地面积100 万m2，建设光伏电站、牧户住房、舍饲棚圈、节水灌溉饲料地、沙地种植业。其中，光伏电站区70万m2，牧户生活区5000 m2(户均住房100 m2，共500 m2；户均庭院200 m2，共1000 m2；街巷硬化、绿化和其他公建占地3500 m2)，养殖区1.5万m2(户均标准化暖棚360 m2，共1800 m2；户均畜圈720 m2，共3600 m2；户均储草棚200 m2，共1000 m2；户均饲料库60 m2，共300 m2；街巷硬化、青贮窖、绿化、牲畜活动场等公建占地8300 m2)，节水灌溉饲料地5万m2(户均1万m2)，沙地种植区5万m2(户均1万m2)，防护林带8万m2(乔木林4万m2、灌木林4万m2)，道路、预留发展及其他用地10万m2。通过落实各部分建设内容，达到满足生产生活需求。

保护区面积占地400万m2，区内全部进行围封禁牧，通过自然恢复和植树种草相结合的方式，提高植被覆盖度，防止沙丘沙地活化，修复生态环境。

4.2.3投资合理性分析

1)“小生物经济圈”投资。参照锡林郭勒盟农牧业基础设施建设投资，按综合估价方式计算投资，牧户生活区综合造价240元/m2，计120万元；养殖区综合造价160元/m2，计240万元；节水灌溉饲料地综合造价3元/m2，计15万元；沙地种植区综合造价3元/m2，计15万元；防护林带综合造价1.5元/m2，计12万元；供排水、供电、道路计100万元；“小生物经济圈”封沙种草综合造价0.5元/m2，计250万元；生产机具配套投资约20万元。整个“小生物经济圈”综合投资约772万元。

2)常规光伏用地投资。锡林郭勒盟地区常规20 MW光伏电站用地约70 万m2，用地主要费用包括土地租赁费、耕地占用税、耕地使用税、植被恢复费等，其中：租赁费用4.5元/m2，计315万元；耕地占用税和使用税约15元/m2(各地存在差异，计征投影面积，约总面积的50%)，计525万元；临时用地植被恢复费0.6元/m2，计42万元。合计882万元。

3)投资比较。通过两项投资比较可知，如国家从生态治理角度免征耕地占用、使用税，植被恢复费，并与牧户达成建设协议，在取得良好生态效益的同时，光伏项目投资企业将减轻110万元前期费用负担。如不免除税费，在不支付土地租赁费的前提下，企业需新增投资457万元用于民生和生态建设，相比较各类与扶贫户“分红”模式，企业一次性投资即可使牧民实现长期受益，提高项目收益率。

4.2.4生产模式

1)核心区。核心区内生产分为光伏发电生产和牧户种养殖生产两个部分。光伏电站生产运行管理由投资企业按照企业制度执行，自主经营；核心区所有生产生活用电均由光伏电站限发电量供给；电站内牧草在打贮草期由企业指导牧户进行机械刈草，为牧民舍饲提供饲草。牧民养殖根据牧户不同的饲养能力和意愿，按照户均100只羊和20头牛计算，品种以察哈尔肉羊和西门塔尔肉牛为主，适量保留地方优良品种，全部采取舍饲禁牧饲养方式进行养殖；牧民种植按照户均1 万m2沙生中草药计算，品种以沙生耐旱、市场价格平稳的防风、黄芪等为主；经济圈内牧户组建牧民专业合作社，农机具、打贮草、灌溉作业等统一调配。

2)保护区。保护区实施全年禁牧，进行围栏封沙育草，采用自然恢复和人工模拟飞播种草的方式，恢复保护区生态环境，提高保护区内植被覆盖率。农闲时由企业和合作社适时组织人员种植黄柳等固沙灌木林，在沙地恢复生产能力后，可做为牧户舍饲育肥的打草场。

4.2.5效益分析

1)经济效益。光伏电站方面，光伏发电按照可利用小时数1600 h计算，年发电量3200万kWh， 94%电量出售给电网；按照“十三五”平均电价0.79元/kWh计算，年实现营业收入2376万元。

牧户种养殖方面，根据牧户的不同饲养能力，按照5户户均饲养100只察哈尔繁殖母羊和20头西门塔尔繁殖母牛，察哈尔羊繁成率100%、西门塔尔牛繁成率80%计算，年繁殖出栏肉羊500只，繁殖出栏12月龄肉牛80头；按每只肉羊销售价格800元、每头肉牛销售价格5000元计算，年实现销售收入80万元。牧户饲草料均在“小生物经济圈”内供给，扣除购置补饲饲料、保险及防疫、燃料等费用28万元(销售收入的35%)，年实现养殖纯收入52万元。中草药按每公顷平均产量6000 kg，年总产量30000 kg，以售价15元/kg计算，实现年销售收入45万元；扣除种子、肥料等生产费用成本18万元(销售收入的40%)，年纯收入27万元。

种养殖两项合计年纯收入79万元，户均实现收入15.8万元，按每户4口人计算，人均实现纯收入39500元。

2)生态效益。光伏“小生物经济圈”的建立，通过合理的利益分配和稳定的经济收入，减轻沙地载畜压力，提高浑善达克沙地的植被覆盖度，可使500万m2沙地得到有效治理。

3)社会效益。模式应用的社会效益主要体现在3个方面：一是可以利用浑善达克沙地广阔的空间，积极发展清洁能源，减少光伏电站大面积占用优质草原，拓宽沙产业发展的道路；二是摸索出适合锡林郭勒盟地区特点的光牧结合方向，为“十三五”时期精准扶贫提供新的思路；三是通过模式应用，真正做到“生产、生活、生态”这“三生”的有效结合，互相补充，互相促进，达到稳定发展、长期受益的目的。

5　结论与讨论

通过分析和计算，在浑善达克沙地内进行分布式光伏与“小生物经济圈”相结合的模式应用，具有良好的经济效益、生态效益和社会效益，光伏项目开发企业可取得大量的可开发地块；所涉及的牧户可稳定发展生产，实现长期受益。整个“小生物经济圈”内各类资源能够得到合理配置，保护治理面积大，生态环境明显好转，与常规光伏项目相比，实现开发与保护并举。

十八届五中全会提出了全面建成小康社会新的目标要求：“到2020年，我国现行标准下的贫困人口实现脱贫，贫困县全部摘帽，解决区域性整体贫困。”扶贫工程最根本要解决的问题就是变“输血”为“造血”，为贫困户提供长期稳定的经济收入，本文的研究方向不同于其他“分红”类的模式，在做好生态建设、打好生产基础上，使受益人群依靠生产发展实现脱贫致富，不因光伏项目产生的不确定因素而导致收入减少，符合国家精准扶贫思路。

国家可引导光伏项目开发企业在适当地区开展模式应用示范，通过示范对该模式进行深入研究和完善。在模式示范和推广阶段，要本着尊重民众意愿，因地制宜开展工作的原则，制定不同的营造方案和利益分配模式。在实际生产运营中，能够根据不同的地域特征和市场，灵活指导牧民生产，如种植区除中草药外还可以选择沙地瓜类、蔬菜、经济林等，养殖区可以开展特种养殖，开发牧户旅游等，实现收益多元化；也可根据不同的区域、覆盖人口等类型，通过合作经营，调整产业经营范围，进一步扩大项目覆盖人口规模。在模式成功和建设条件具备时，可引入常规光伏项目，开展大规模的沙地生态治理和产业化扶贫。

[1] 郭元朝, 郭尧. 全面实施治沙造林种草工程加快浑善达克沙地植被恢复进程[J]. 内蒙古草业, 2010, 3: 36－39.

[2] 锡林郭勒盟农村能源区划课题组. 锡林郭勒盟农村能源区域规划[R]. 锡林郭勒, 1989-09.

[3] 马金昌, 马广生, 白成江, 等. 沙地小生物经济圈营造与应用[J]. 内蒙古林业2005, (5): 19－20.

2016-03-25

郭尧(1981—)，男，大专，主要从事能源开发管理及研究、草地生态治理方面的研究。ippguoyao@126.com