浅谈我国光伏农业发展的阶段

(湖北大学 湖北 武汉 430000)

从上世纪90年代以来，世界性能源危机和全球变暖问题逐渐成为各国首脑会议上都会提及到的一个重要话题。在2009年哥本哈根会议之后，怎样应对全球的气候变化和如何低碳减排成为世界各国的共同任务。近些年来，随着国际油价的不断攀升，光伏能源的重要性和战略意义进一步凸显。太阳能作为一种清洁能源一直以来都具有广阔的前景，它将是这个世纪能源科学发展的重要方向之一。光伏设施农业作为太阳能与农业的完美结合，为新能源的发展和农业产业结构的调整注入了新的活力。我国作为一个农业大国，一直以来都是以高投入、高消耗的粗放型模式维持经济增长，在经济转型的关键时期，如何改变这种粗放式的农业发展模式，以及转变这样农业产业结构，正成为农业人长久已来的愿望。在光伏农业逐步发展的今天，回顾光伏+农业模式的最初诞生，到如今多种光伏农业模式已被实际应用了全国各区域，笔者认为有必要归纳总结我国光伏农业的发展阶段，以及每个阶段发展的特征，为我国以后的光伏农业研究做出一定的努力。

一、发展阶段

根据光伏农业发展的模式变化以及我国光伏发电的装机总容量，可将其分为三个阶段：

(一)第一阶段(2009～2012年)

2009年10月，台湾光宝集团在江西上饶承建了中国第一个薄膜硅光伏农业大棚，至此这种特殊的“光伏+”应用形式引起了业界广泛关注。从1957年我国的农业大棚就已经开始逐步推广起来了，到如今我国早已成为了全球最大的农业大棚国家，因此在光伏+农业的模式应用中，率先将其结合在了大棚这一个农业项目中，利用大棚立体式的结构，充分利用了大棚的棚顶，既满足了农业用电的需求，也不占用地图面积。当时的光伏农业大棚可以分为薄膜硅光伏农业大棚和晶体硅光伏农业大棚，其主要特点为建材型结构，即光伏组件作为一种建筑材料替代了原有的玻璃、采光板或塑料薄膜，为了保证农作物的生长，两类大棚多可采用“光伏组件+间隔玻璃”方式实现透光。

下图是我国2009-2012年光伏年装机量、增长率以及全球光伏年装机量情况：

(二)第二阶段(2012～2015年)

在2012年以后，汲取了前期的经验，“光伏+农业”不仅仅只有光伏农业大棚这种形式，还有光伏养殖、种植、光伏设施等项目也成为了解决光伏用地的重要途径之一。另外，由于硅基薄膜组件效率过低，于是农光互补形式应运而生，荒山互补式，则成本较高，农光互补项目基本上都是采取晶体硅光伏主要是利用荒山荒地，种植适宜生长的农作物，实现土地的综合利用，通过优化后的光伏农业大棚，不再采用“光伏组农光互补项目，种植了西瓜、南瓜、黄豆、决明子等作件+间隔玻璃”这种形式，多采用阴阳棚的形式。除了光伏农业大棚，光伏种植和光伏养殖还有以下几种具体的应用形式：架高敞开式、荒山互补式、集成建材式以及屋面构件式等。其中，架高敞开式为近几年最主要的农光互补应用形式，通过管桩将光伏组件支撑起来，并适当增加光伏阵列的间距，来保证农作物的健康生长。根据所种植农作物的种类，确定管桩高度以及组件阵列距离，同时还可以根据农作物对光的需求，分区域种植不同类型的农作物。

总体而言，在这一时期我国的光伏农业是呈爆发式的增长。在2014年9月，国家能源局下发《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》，直接把光伏农业的建设日程。到2014年3月，中国的光伏农业大棚、渔光互补的水产养殖、光伏畜禽养殖大棚等项目已达400多个，截至2014年7提上月底，光伏农业专案累计超2GW。截至2015年底，我国光伏发电累计装机容量4318万千瓦，成为全球光伏发电装机容量最大的国家。其中，光伏电站3712万千瓦，分布式606万千瓦，年发电量392亿千瓦时。2015年新增装机容量1513万千瓦，完成了2015年度新增并网装机1500万千瓦的目标，占全球新增装机的四分之一以上。全国大多数地区光伏发电运行情况良好，全国全年平均利用小时数为1133小时，西北部分地区出现了较为严重的弃光现象，甘肃全年平均利用小时数为1061小时，弃光率达31%；新疆自治区全年平均利用小时数为1042小时，弃光率达26%。

(三)第三阶段(2016年～现今)

由于光伏建设用地的紧缺，短期内农光互补项目还是会以架高敞开式和荒山互补式为主，但是农光互补的核心依然还是以农业为基础，未来农光互补项目必然是以种植、养殖、参观旅游、生态住宿、生态餐厅、生态采摘为一体的大农业、大光伏项目，不会仅仅局限于目前这种以偏向新能源发电的状况。

下图是我国2016年部分城市关于光伏发电的统计信息表：

省(区、市)累计装机容量(万千瓦)新增装机容量(万千瓦)其中：光伏电站其中：光伏电站总计7300646232192852北京24583天津60484744河北443404203192山西297284183172内蒙古637637148∗166辽宁52363629吉林56514945黑龙江17121511江苏54637312370浙江33813117588安徽345267225178江西228171185154山东455336322247河南284248244234湖北187167138124云南208208144∗145西藏33331616陕西334322217210甘肃6866807674青海682682119118宁夏526505217199新疆862862329∗333

*注：2015年内蒙古、新疆、云南的分布式发电统计数据存在误差，分别为18万、4万、1万千瓦，在本表数据中进行了相应核减，故三省新增装机容量小于其光伏电站装机容量。(数据来源于国家能源局官网)

我国作为传统的农业大国，一直力图将农业发展成为极具现代化的新型产业，随着光伏新能源的普及，传统农业也顺势打上了这趟顺风车。从2009年，我国光伏农业电站装机容量不到1MW，到2014年达到了1182MW，呈爆发式增长，到2014年3月，经相关部门立项的光伏农业大棚、渔光互补的水产养殖等多种模式项目已达400多个。根据预测，到2018年期间，中国农业光伏电站年装机容量将达到3260MW，累计装机容量将达到12416MW。

在未来农业发展的过程中，光伏将会是国家新能源发展的重要方向。通过将传统的农业生产模式于光伏的有效结合，将进一步提高农业发展的科技含量，带动与农业发展相关的产业，这也是我国农业能够快速健康的过渡到现代化和集约化一个重要保障。

【参考文献】

[1]孙先鹏，邹志荣，郭康全，李建明.可再生能源在我国设施农业中的应用[J].北方园艺，2012.

[2]陈蓉,低碳时代湖北发展光伏产业的战略选择[J].宁波经济丛刊，2011-08-20.

[3]房裕东,黄绍华,秦树香等.光伏农业发展现状与前景分析[J].长江蔬菜,2015.

[4]张小杭,崔寿福,刘福平.光伏农业的发展概况[J].安徽农业科学,2015.

[5]光伏太阳能网.光伏农业发展现状和存在问题[EB/OL].(2014-09-02)[2015-01-11]