杭州地区光伏农业典型模式与发展对策

2021-03-29华永新覃舟唐洪兴

浙江农业科学 2021年1期

华永新，覃舟，唐洪兴

(杭州市农村能源发展中心,浙江杭州 310026)

光伏农业是将光伏发电、农业生产和养殖以及农业设施等相结合的一种新兴产业。近年来，很多农村地区都已经开始探索“光伏+农业”发展模式，在拉动农民致富增收的同时，也促进了生态环境质量提升，实现一地多用，多方共赢。

1 国内外光伏农业发展情况

光伏农业最先由日本农业机械工程师阿基拉·中岛具夫提出[1]。国外对农业光伏研究较多的是日本和欧洲，研究内容大多集中于农业与光伏的结合方式、光伏组件安装类型及模式、光伏发电效率等方面。20世纪90年代，美国学者就对太阳能光热、风能、光伏三者发电潜能进行了比较研究，得出太阳热能部分功能在经济效益上可行，风力发电成本较高，而光伏能源局限于不能提供电力的阶段[2]。德国对光伏技术在农业中的应用展开了研讨会，会议集中讨论光伏电板的技术研究及在德国农业应用的可能性[3]。此后意大利、罗马尼亚等国家也相继将光伏引入农业，论述光伏电板在农业中使用的可能性，并对农业光伏电站做了经济效益分析[4-5]。以色列作为现代农业强国，太阳能资源丰富，可用于地面安装太阳能系统的非耕地广阔，政府非常重视光伏太阳能建设，颁发大批建设许可证，是世界上光伏农业发展最快的国家，已经形成了一套完整的光伏农业体系，在光伏农业的应用普及方面取得突出成果，值得我国借鉴[6]。日本借助强大的技术和财政支撑，把光伏在农业上的应用发挥得淋漓尽致，2011年在福岛建造了复兴太阳能农业园，对未来光伏农业发展方向具有良好的示范作用[7]。

我国幅员辽阔，光伏农业起步较晚，但在政府的支持下，因地制宜迅速普及。2009年10月，台湾光宝集团绿色能资股份有限公司在江西上饶建造了国内首个薄膜太阳能农业大棚发电站，并已正式并网发电[8]。太阳能光伏与物联网技术应用于农场更是现代农业的前沿水平。2012年福建泉州百来太阳能有限公司把太阳能、物联网技术应用于农场中。2013年3月，国内首批17座光伏大棚在“蔬菜之乡”山东寿光建设完成，并于当年11月并网发电。随后，光伏大棚模式逐渐在山东、江苏、江西、内蒙、宁夏等多省乃至全国范围内进行推广[9]。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提上日程，我国光伏农业呈现爆发式的增长[10]。2015年10月9日，科技部主导的现代光伏农业产业联盟成立，加快农业与光伏产业有机结合，全国各地知名光伏企业陆续投建光伏农业项目，将光伏发电广泛应用到种植业、养殖业、林业、渔业等领域，使得光伏农业产业发展更加迅猛。相关研究机构预测，到2018年，中国农业光伏电站年装机容量将达到3.26 GW，累计装机容量将达到12.416 GW[11]。

2 杭州地区光伏农业发展现状

杭州市是浙江省光伏应用高质量发展的排头兵，近几年在农村地区应用快速发展。既有与种植业结合，也有与养殖业结合，既有与民居生活结合的户用光伏项目，也有与扶贫工作结合的村级光伏电站。

2.1 规模化集中式电站

截至2019年，萧山、临安、建德和淳安等在大型滩涂、鱼塘、荒地、山地等废弃土地资源和水面资源上建成并网规模化集中式光伏电站5个，累计装机容量153 MW，据估算，每年可发电约1.53亿kW·h。

2.2 光伏扶贫试点项目

2015年开始，杭州市市级财政安排专项资金利用废弃地、园地等一般农地及荒山荒地建设光伏发电扶贫电站，累计已完成57个光伏扶贫试点项目，装机规模约为10 MW，年发电约1 000万kW·h，各区(县、市)也积极安排资金，建设光伏扶贫电站约50个。每个村集体经济每年可增收10万元以上，平均投资收益率达到10%以上，极大地促进消薄增收工作。

2.3 户用分布式光伏发电项目

截至2019年，全市通过利用农村居民自住房闲置屋顶累计已建成超过2.5万户家庭光伏项目，合计装机183.63 MW，年发电1.84亿kW·h，促进村民增收外，推动美丽乡村建设。

2.4 小型光伏农业应用项目

近几年陆续建成多个与育秧大棚、温室虾塘、家庭果蔬农场和养猪场相结合的小型光伏农业项目，实现土地立体化增值利用。位于萧山围垦的新活力水产养殖基地依靠棚顶的光伏发电系统所发电力保持棚内24 h恒温，节省不少电费。临安区文华农牧公司通过在种猪场屋顶安装光伏发电设施，以满足公司生产生活用电，实现了环境友好型的绿色生猪养殖方式。

3 杭州地区光伏农业发展典型模式

3.1 农光互补构建现代生态农业循环立体产业园模式

淳安县威坪镇叶家村淳安妍源农业生产基地20 MW农光互补电站，光伏组件下方种植蓝莓、桃子、西瓜、猕猴桃等水果及各类蔬菜、花卉，棚内培育食用菌，打造现代生态农业循环立体产业园。

技术优势。上方安装光伏板不仅对光照需求不强的喜阴作物生长无影响，在雨季还可以避免农作物因雨淋而遭受的农业损失。光伏板还能阻隔部分紫外线，反射昆虫繁殖需要的蓝紫光，有效减少病虫害，提高水果和蔬菜的品质和产量，真正实现绿色生态农业。

经济效益。政府通过建设20 MW农光互补项目可直接拉动有效投资1.2亿元，年增税收300万元左右；农业公司从村集体租用37.3 hm2农地，村集体年可增收25万元土地租金；电站业主按照当前电价0.83元·(kW·h)-1的电价,预计8年可收回成本；农业公司种植和出租电站每年可获得110万元收益以及27.9万元租金；十余名村民可在农业公司务农，年收入可达3万元。项目实现了农民、企业、政府的“多赢”局面。

社会效益。一方面，着力打造“现代农业循环经济、生态观光乡村旅游、低碳养生休闲度假、尊重自然构建和谐”的现代生态循环农业立体产业园和青少年科普教育实践基地。另一方面，带动当地旅游业，为农民提供工作岗位，解决就业问题。

环保效益。按20 MW电站年发电量2 000 万kW·h计算，每年可节约标煤6 000 t，CO21.78万t，SO2220 t，既优化能源结构，又美化周边环境。

3.2 光伏发电消除集体经济薄弱村模式

临安区政府委托杭州福斯特光伏发电有限公司，在临安区13个镇/街道的20个集体经济薄弱村建设光伏扶贫项目对当地扶贫消薄有重要的现实推广意义。

技术优势。企业作为本地龙头企业，具有成熟的安装和运维团队和丰富的本地项目建设经验，可根据各村实际制定个性化运维方案，力求效益最大化。

经济效益。政府出资委托本地企业建设光伏扶贫电站，使项目运行更为稳定长久。每个光伏发电项目投资100 万元，装机容量180 KW。根据当前最新退坡国家补贴、省市区补贴和售电价格计算，平均每年至少为村里带来9 万元的收益。

社会效益。符合农村人居环境整治和乡村振兴战略，将光伏发电融入村民的社会活动和文化生活中，能让村民更直观感受到绿色清洁能源所带来的益处。

环保效益。按180 kW装机规模来计算，年发电量约18万kW·h，可节约标准煤64.8 t，CO2179.46 t，SO25.4 t。

3.3 光伏农业温室大棚模式

萧山区光伏白虾温室大棚项目，光伏发电作为新型农业发展的基础性设备和可持续发展能源，与现代化农业设施的新技术、新产品联合开发。

技术优势。农业生产企业基于多年丰富的农业生产经验，根据白虾等水产养殖的环境要求，研发地热能、生物质能与太阳能互补的小型能源供给系统，光伏电站所发电力能确保温度控制设备和加氧装置需要24 h运行，节省电费。

经济效益。装机规模40 kW渔光互补农业大棚投资额30万元，获得农业专项补贴18万元，农户自投12万元，光伏年发电量约40万kW·h，所发电力全部用于大棚内的农业设施外，余电还可获得额外发电补贴(2016年并网项目，国补0.42元·(kW·h)-1，省补0.1元·(kW·h)-1，市补0.1元·(kW·h)-1)，经济效益显著。

社会效益。水产养殖采用光伏、地热能及生物质能的相结合小型能源系统替代煤来进行加热保温，既体现了农业科技进步，也是助力农业生产的有效实践，更是对打赢蓝天保卫战的重要支撑。

环保效益。项目年发电量约40万kW·h，每年可节约标煤120 t，CO2356 t，SO24.4 t。

3.4 “板上发电、板下养殖”模式

建德市三都镇20 MW渔光互补电站项目采用水面漂浮式光伏发电系统，结合透光双波光伏组件，并进行水下养殖渔业，充分展现渔光互补的项目理念。

技术优势。浮筒式平台可减少与鱼塘的接触面积，不影响水下鱼类活动。光伏板距离水面30～50 cm的距离，可保证良好的空气流通，减少水面蒸发量，还有利于水污染防治和水产养殖。

经济效益。政府通过建设20 MW渔光互补项目可直接拉动有效投资1.54亿元，年增税收380万元左右；村集体出租27.9 hm2鱼塘，每年可增收24.8万元租金，远高于直接租给养鱼农户；电站年发电量约2 400万kW·h，业主预计8年可收回成本，此后每年还能获得发电收益；养鱼农户低价向电站业主租用鱼塘进行水产养殖，其渔业收益并未因光伏电站而受到影响。

社会效益。项目对当地生态环境和鱼塘水质无污染破坏，相反，光伏渔业的优质、安全水产品满足人们日益增长的高品质物质需求，还促进渔民增收。

环保效益。按年发电量2 400万kW·h计算，年节约标煤7 200 t，CO22.14万t，SO2264 t。

4 发展光伏农业存在的主要制约因素

4.1 用地红线严格，限制地面电站建设

光伏与农业的有效复合，关键是要科学合理处理好光伏与农业生产之间争光照、争土地、争空间的“三争”矛盾[12]。杭州地区基本没有戈壁、荒漠、荒草地等未利用地资源，在基本农田上安装光伏目前并未得到明确的认可，林地也被列入禁止光伏电站使用的范围，光伏农业面临因土地性质问题带来的严重制约。

4.2 补贴退坡加速，收益降低融资困难

2018年5月，国家能源局等三部委提出加快补贴退坡，积极鼓励不需国家补贴项目。光伏发电主要靠上网实现销售，加快补贴退坡造成项目收益水平降低。加上位于山坡、水域的项目本身建设成本就比建筑上和平地上建设光伏明显要高，收益偏低，投资市场信心受挫,项目融资困难变大。

4.3 业主缺乏积极性，统一管理难度大

光伏农业致力于引领农民致富，农民作为光伏农业的主要参与者和经营者，需要具有相关专业知识，而事实上，很多企业、农户仅凭一腔热情，盲目投入，并未掌握相关知识。一旦产出低于预期，会影响业主热情，挫败他们创业、生产的积极性。光伏农业项目分布范围广,技术要求较高，统一管理难度大,农业生产与经营风险高。

5 推动光伏农业发展对策建议

5.1 加大相关政策支持，注重项目综合效益

国家对光伏农业的优惠政策还是停留在单一针对光伏发电或者农业上,没有针对光伏农业产业融合的相关优惠政策。而光伏农业的健康发展,绝不是仅对单一产业的扶持, 更需要系统性、综合性的支持与推动[13]。因此，需要从实际出发，对相关政策进行整体优化，特别是土地政策，支持建设光伏农业项目。电力部门需要简化电站并网手续流程问题。农光互补光伏电站项目农业产出达到相关要求后，不再征收耕地占用税和土地使用税。

5.2 完善产业标准体系，规范工程建设质量

应考虑光照、种植、养殖的具体需求，在优化选址、保证质量、规范运维等方面，制定相应的管理标准，确保项目在至少25年内长期稳定地运行。光伏企业也应该根据地区的实际情况组织全面融入光伏农业产业的运行之中，以更加专业化的团队科学合理地进行光伏农业产业布局，避免假冒伪劣产品进入市场，从而推动光伏农业产业往标准化、规范化方向发展。根据项目所在地周边农业用地亩均投入和产出的平均值，作为农光互补项目农业投入的硬性要求。