新型薄膜式光伏农业大棚在广西壮族自治区应用的可行性研究

佟建波

(广西玉林农业学校，玉林 537000)

0 引言

新时代下，农业技术也迎来了新的发展机遇，农业向机械化、规模化和智能化发展已成为必然趋势[1]。将光伏发电技术与现代农业进行有机融合，不但能促进农业清洁化生产，还可以极大促进我国现代农业的进一步升级，辐射上游产业发展，促进农民增收，助力贫困地区农民脱贫致富。

目前，光伏发电技术的应用范围广泛，主要包括光伏农业大棚、光伏养殖、牧光互补、渔光互补、光伏废水净化等领域[2]。其中，光伏农业大棚与物联网技术的有机结合符合国家发展新时代农业的要求，基于此，本文介绍了一种适于在广西壮族自治区应用的“新型薄膜式光伏农业大棚”，即将农业大棚、薄膜光伏组件及物联网技术进行有机结合，并对该形式的应用可行性进行了分析。

1 光伏农业大棚类型的选取

结合广西壮族自治区的实际情况，光伏农业大棚类型主要包括薄膜式、房间式及叠加式[3]3种。

薄膜式光伏农业大棚是在农业大棚顶上铺满半透光的薄膜光伏组件，可有选择性地使大部分红外光和近红外光透射进大棚内，有利于菌类植物的培养；也可以合理搭配植物补光灯，种植一些喜阴农作物或花卉。房间式光伏农业大棚的构造类似于透明的玻璃房，一般是在农业大棚顶部安装晶体硅光伏组件，但由于安装此类光伏组件后会使棚内出现部分阴影，且阴影位置会随着阳光位置的变化而变化，导致棚内农作物吸收的光照不同。但此种模式有利于实现生态农业一体化，且安装光伏组件后大棚外观具有一定的观赏性，可促进当地的旅游业发展。叠加式光伏农业大棚一般是在棚顶架设晶体硅光伏组件，但由于整个农业大棚是由塑料薄膜材料包覆而成，结构简单，因此无法与物联网连接，不符合智慧农业的发展方向。

综合分析后，本文以薄膜式光伏农业大棚为例进行分析，并将其与物联网技术相结合。薄膜光伏组件敷设于农业大棚的顶部，利用光伏发电的电力为负载供电；而物联网技术能够时刻监测大棚内的作物生长环境。此种搭配不仅充分利用了农作物种植的土地资源，而且还可以利用物联网技术及时改善和调节大棚内的温湿度、光照等生物生长条件，实现农作物的反季节生长，进一步满足农作物的全年供应需求[4]。

2 可行性分析

本文从技术、政策、地理位置、光伏农业发展平台、当前光伏农业大棚发展典型案例几方面对新型薄膜式光伏农业大棚在广西壮族自治区应用的可行性进行分析。

2.1 技术的大力支持

薄膜光伏组件具有光谱响应范围宽、厚度薄、光电转换效率较高的特点，可极大提高农业大棚的太阳光透过率[5]。新型薄膜式光伏农业大棚在保证薄膜式光伏农业大棚原有的透光、保温、供电等特点的基础上，实现了与物联网技术的结合[6]，可对光伏发电系统的发电数据进行采集和监控，及时准确地把握光伏发电情况；利用水肥一体化智能管控系统及时将农业大棚中土壤、空气的温湿度及光照条件等数据上传至智能管控系统的服务器，通过计算机分析系统来分析实时数据，并制订符合农业大棚内农作物所需要的微量元素比例及施肥时间点等方案，根据所种植物的生长需要自动调节棚内设备、设施的工作状态，最大限度地为农作物生长提供适宜的生长环境；通过对农作物培养结果进行分析，可及时优化农作物生长过程中的温湿度，提高或降低LED补光设备的工作时间，加大或减少喷水供给设备的工作时长，促进农业大棚内农作物合理化生长，从而可以更加科学化地实现农作物增收。

2.2 政策的大力支持

2.2.1 绿色农业发展政策的支持

2019年11月18日，农业农村部办公厅印发了《农业绿色发展先行先试支撑体系建设管理办法(试行)》[7]，指出“安排相对集中的种植区域或规模养殖场，开展绿色生产技术联合攻关，形成与当地资源环境承载力相适应的种养技术模式”，同时“将遥感、物联网、大数据等现代信息技术与农业绿色发展结合，对农作物生长发育、畜禽养殖和渔业生产，以及对土壤、水等环境质量状况的影响进行长期跟踪监测和分析。加快数字农业建设，推进农业生产过程全程精细化管理，提升农业发展信息化水平、智能化水平，为农业绿色发展的理论研究和实践创新积累数据支撑”。

2020年1月2日发布的《中共中央 国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》中指出[8]，“依托现有资源建设农业农村大数据中心，加快物联网、大数据、区块链、人工智能、第5代移动通信网络、智慧气象等现代信息技术在农业领域的应用”。

同时，广西壮族自治区人民政府在2020年的工作报告中指出[9]，“2020年推进现代农业示范区增点、扩面、提质，建成自治区级核心示范区300个、县级示范区600个。积极培育新经济、新业态，促进数字经济、平台经济、创意经济、流量经济发展，推动人工智能、物联网、大数据、区块链等技术创新和产业应用”。

国家层面和自治区层面政策的大力支持必将进一步拉动广西壮族自治区的农业现代化进程，并且绿色生态农业、智慧农业可为自治区的农业生产提供可视化管理、精准化种植和智能化决策，促进该地区农业的进一步增产、增收。

2.2.2 光伏政策的支持

2016年，国家发展和改革委员会、国务院扶贫办、国家能源局、国家开发银行、中国农业发展银行联合发布的《关于实施光伏发电扶贫工作的意见》(发改能源[2016]621号)中指出，“在光照资源条件较好的地区因地制宜开展光伏扶贫，既符合精准扶贫、精准脱贫战略，又符合国家清洁低碳能源发展战略；既有利于扩大光伏发电市场，又有利于促进贫困人口稳收增收”。广西壮族自治区人民政府于2018年8月9日第2次修正了于2011年5月1日起施行的《广西壮族自治区气候资源开发利用和保护管理办法》[10]，其中第15条指出，“鼓励开发利用太阳能发电，太阳能供热、采暖和制冷，太阳能热水工程等太阳能利用系统”。

积极将光伏发电技术应用于广西壮族自治区的农业大棚种植领域，发展现代化的观光农业模式，并结合自治区具有少数民族特色的文化旅游和具有地域特色的农产品，有助于形成优势产业集中区，助力西部地区脱贫攻坚工作，可有力推动广西壮族自治区各地的经济发展转型；利用光伏农业大棚种植果蔬花卉，有助于引导自治区内、外游客健康绿色生活，促进自治区的农业可持续发展。

2.3 地理位置优势明显

广西壮族自治区位于我国西部，属于亚热带季风气候，冬季时间较短，年均日照时数达1540.4 h，年总太阳辐射量为3682.2～5642.8 MJ/m2，太阳能总储量为1.03×1015MJ，具有较大的太阳能开发利用空间。

2.4 光伏农业发展平台多

据不完全统计，截至2019年年初，广西壮族自治区已有农业合作社58690家，工商登记的合作社成员数达到了634530人。在农业发展智能化模式的趋势下，自治区的农业合作社将成为新型薄膜式光伏农业大棚发展的奠基石，推动当地农业逐步形成高产、科学、低碳、绿色生态的发展模式。

2019年中国-东盟博览会上，全球参展企业达2780家，广西壮族自治区参展的特色农产品独具特色。在中国-东盟博览会等这种国际性平台上对当地的农产品进行宣传与推广，有助于打响当地农产品的知名度，拉动当地农业的发展，而在智慧农业、绿色生态农业的发展趋势下，将农业生产与光伏发电有机结合，逐步将自治区打造成现代化的智慧农业产业聚集地，有助于推动自治区区域经济的发展，助力脱贫攻坚工作，形成具有一定特色和示范性的自治区。

2.5 当前光伏农业大棚发展的典型案例

近些年，广西壮族自治区的光伏农业项目发展迅速，比如，贺州与中国科学院“霞光工程”合作的“光伏新能源立体农业产业化”项目、广西农垦国有明阳农场140 MWp农业光伏大棚项目、位于博白林场的投资5亿元的60 MWp光伏农业科技大棚、国家开发银行广西分行与广西玉柴新能源有限公司共同推进的“桂平农光互补”项目等相继建成。在广西壮族自治区2019年第一批自治区层面统筹推进的重大项目建设实施方案的续建任务中，光伏项目包括博白林场60 MWp农业光伏大棚项目及柳江县岩冲现代循环农业示范区一期(核心示范区)项目均已列入竣工投产项目。上述光伏项目充分证明了光伏农业大棚在广西壮族自治区的应用得到了政府层面的高度重视，尤其是“光伏新能源立体农业产业化”项目，其在保持蔬菜大棚原有特色的基础上，充分发挥了薄膜光伏组件的发电优势与物联网的技术优势，有效控制了大棚内作物的生产周期，提升了作物产量。

今后，随着薄膜光伏发电技术的逐步成熟[11]，结合农业大棚内农产品的生长特性，将适合农产品成长的太阳光波段透过光伏组件供给棚内农产品进行光合作用，其他的太阳光波段则用于发电，实现薄膜式光伏农业大棚“农业”和“发电”双丰收。这一形式具有广阔的发展前景，农业产业化逐步从“传统农业”迈向“新时代农业”。

3 结论

在新时代的农业发展模式下，将农业大棚与光伏发电技术及物联网技术相结合有助于农业向机械化、规模化和智能化发展。本文从技术、政策、地理位置、光伏农业发展平台、光伏农业大棚发展典型案例几方面对新型薄膜式光伏农业大棚在广西壮族自治区应用的可行性进行了分析。该形式集成了薄膜光伏发电及水肥一体化智能管控等生产环节的物联网技术，实现了农业的环保、高效、智能化生产，实现了经济效益和生态效益双丰收，符合我国对智慧农业、绿色农业的发展政策。