光伏農(nóng)業(yè)：邊“種”電 邊種地

太陽(yáng)能是迄今為止最為安全、可靠、清潔的天然能源，目前太陽(yáng)能的最佳利用方式是利用光伏轉(zhuǎn)換效應(yīng)，將照射到多晶硅電池上的太陽(yáng)熱輻射能轉(zhuǎn)換成電能。光伏農(nóng)業(yè)是迅速發(fā)展的新興行業(yè)，它是將太陽(yáng)能光伏轉(zhuǎn)換發(fā)電應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)如種植、養(yǎng)殖、灌溉、病蟲(chóng)害防治以及農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力提供等領(lǐng)域的一種新型農(nóng)業(yè)。

農(nóng)業(yè)光伏作為光伏與農(nóng)業(yè)兩種產(chǎn)業(yè)的深度結(jié)合，是對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)精華的傳承，同時(shí)利用現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料和先進(jìn)裝備等，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)模式集成與創(chuàng)新，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。

光合原理支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展

根據(jù)光照強(qiáng)度與光合作用的關(guān)系，光照強(qiáng)度到達(dá)一定強(qiáng)度后，光合作用強(qiáng)度不再增加反而隨光照強(qiáng)度的增加而急劇下降，進(jìn)入休眠保護(hù)狀態(tài)。一般而言，在我國(guó)的一二類光照資源豐富區(qū)域，早晚陽(yáng)光較弱，卻是植物光合作用較強(qiáng)的時(shí)候，而上午至下午光照較強(qiáng)，植物處于保護(hù)狀態(tài)，光合作用反而較弱。也就是說(shuō)全天有近70~80%的陽(yáng)光實(shí)際是過(guò)度富余的，對(duì)植物光合作用沒(méi)有幫助，這也就不難解釋為何較蔭涼附近的植物反而茂盛的緣由。

同樣，大棚種植實(shí)踐中，進(jìn)入大棚的陽(yáng)光大約為投影面積的50%左右情形下，棚內(nèi)還需做遮陽(yáng)調(diào)節(jié)，以避免陽(yáng)光過(guò)烈。

大量的陽(yáng)光房、大棚種植的實(shí)踐也說(shuō)明植物生長(zhǎng)并非依靠太陽(yáng)直射光，散射光更利于植物的生長(zhǎng)。植物生長(zhǎng)所需光照強(qiáng)度并不高，其光合作用的強(qiáng)度與適宜的環(huán)境溫度具有更大的關(guān)聯(lián)度。陽(yáng)光房、大棚的構(gòu)造主要為人工制造，更適于植物生長(zhǎng)的溫度和濕度環(huán)境。

上述理論為進(jìn)行農(nóng)業(yè)光伏提供了有力的支持。

農(nóng)業(yè)光伏采用在一般大田作物上方架設(shè)跟蹤式光伏電池組件，進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，下部空間仍保留原有的種植狀態(tài)。光伏電池組件水平投影遮擋系數(shù)控制在20~35%的范圍內(nèi)，采用跟蹤系統(tǒng)，利于光照較強(qiáng)時(shí)提供更多的遮陽(yáng)比例，為下部空間農(nóng)作物生長(zhǎng)提供合理的光照強(qiáng)度。

為保證各區(qū)域植物接受的陽(yáng)光均勻，光伏組件的安裝不能過(guò)大集中安裝，雖然總體滿布率滿足要求，但局部區(qū)域終年不見(jiàn)陽(yáng)光，這就歪曲了農(nóng)業(yè)光伏的設(shè)計(jì)本意。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，采用組件寬度1米，空隙寬度1.5米~2米的間隔布局，對(duì)下部農(nóng)作物的光照基本沒(méi)有構(gòu)成任何實(shí)質(zhì)性影響。在溫度較高、日照過(guò)強(qiáng)的地區(qū)，該類系統(tǒng)的運(yùn)行更有助植物生長(zhǎng)，提高土地原有畝產(chǎn)量。

諸多特征助推跨界應(yīng)用

目前農(nóng)業(yè)光伏的幾個(gè)特征：

新興科技產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)+光伏發(fā)電，且光伏運(yùn)行過(guò)程中能夠滿足農(nóng)業(yè)對(duì)光照的適時(shí)需求。

一體化產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)與光伏存在充分的結(jié)合，農(nóng)業(yè)種植(養(yǎng)殖)+光伏發(fā)電。

多重效益。發(fā)電、農(nóng)業(yè)、生態(tài)改善多功能并舉。

節(jié)約土地。立體使用土地，成本較低。

跨界應(yīng)用，資本運(yùn)營(yíng)。新產(chǎn)業(yè)，不再是僅僅以農(nóng)民為主體的運(yùn)營(yíng)，而是加入了大量工商企業(yè)家群體與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、智能控制技術(shù)、新能源、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)多學(xué)科、多領(lǐng)域的高度融合。資本市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，大量工商業(yè)資本投入，大量工商業(yè)人才轉(zhuǎn)型進(jìn)入。

雖然農(nóng)業(yè)光伏的理論基于大田作物的生產(chǎn)機(jī)理，但已經(jīng)具備綜合性、多學(xué)科、跨領(lǐng)域的特征，需要更為廣泛的研究、實(shí)踐和推廣。我國(guó)城市的高度集中，高密度建筑，已經(jīng)很難為光伏發(fā)電這種優(yōu)質(zhì)的清潔能源、分布式能源提供落腳之處，但廣闊的城郊接合部、蔬菜基地、養(yǎng)殖基地、荒灘水面為這樣一種能源提供了可能。

實(shí)踐引導(dǎo)健康生態(tài)農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)光伏目前發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域還是基于農(nóng)業(yè)大棚較多。

封閉式光伏種植大棚、半封閉式、光伏養(yǎng)殖大棚、漁光互補(bǔ)電站和光伏電站生態(tài)養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)與光伏的結(jié)合項(xiàng)目是目前常見(jiàn)的項(xiàng)目，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)許多項(xiàng)目上實(shí)施，并取得較好應(yīng)用成果。

陜西蒲城隆基生態(tài)光伏新能源有限公司投資的40MW項(xiàng)目，選用樂(lè)葉牌單晶組件生態(tài)光伏電站，采用可調(diào)傾角支架體系，冬季電站下部?jī)艨粘^(guò)1.5米，夏季為2.3米，適于一般農(nóng)業(yè)、蔬菜、牧業(yè)，以可調(diào)傾角模式運(yùn)行。目前種植小麥、玉米、蔬菜、中草藥、梨樹(shù)、核桃、花椒果樹(shù)等。

第二代固定可調(diào)傾角支架系統(tǒng)，采用單晶組件單列組件或雙列排布，對(duì)地面陽(yáng)光遮擋小，滿布率大約在30%，可實(shí)現(xiàn)春秋季一年3~4次傾角調(diào)節(jié)，可增加發(fā)電量3~5%。下部空間統(tǒng)一，凈空高度2.5~3米，適合于農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕種。

第三代農(nóng)業(yè)光伏開(kāi)始邁向智能化方向發(fā)展，完全采用跟蹤系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)陽(yáng)光的適時(shí)需求調(diào)整，已在多個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用。西安隆基公司投資位于西藏昌都的智能大棚發(fā)電系統(tǒng)，隆基清潔能源投資的位于陜西三原縣的跟蹤式斜單軸系統(tǒng)，下部空間均超過(guò)3米，可以進(jìn)行廣泛的農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)和種植。浙江同景投資的位于衢州江山的農(nóng)業(yè)光伏，下面可種植水稻。

互補(bǔ)型農(nóng)業(yè)體系是方向

新城鎮(zhèn)化的發(fā)展和我國(guó)農(nóng)村土地政策的深化改革，導(dǎo)致農(nóng)村大量富余勞動(dòng)力的出現(xiàn)，大中城市已經(jīng)難以消納這些富余勞動(dòng)力，必然滯留在農(nóng)村城鎮(zhèn)，為新城鎮(zhèn)化發(fā)展提供了機(jī)遇。

工商業(yè)資本的圈地運(yùn)動(dòng)，必然導(dǎo)致大量失地農(nóng)民，只有進(jìn)入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，成為產(chǎn)業(yè)工人，反過(guò)來(lái)推動(dòng)城鎮(zhèn)化的建設(shè)，消納富余勞動(dòng)力，增加內(nèi)需，提振經(jīng)濟(jì)。因此，我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化也勢(shì)在必行。

基本農(nóng)田作為我國(guó)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)資源短期內(nèi)難以在政策法律層面有重大改變，而低效土地上的農(nóng)業(yè)項(xiàng)目也因?yàn)橥顿Y收益較差難以獲得工商業(yè)資本的青睞，互補(bǔ)型農(nóng)業(yè)體系在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)將是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與工業(yè)化的最佳結(jié)合點(diǎn)——農(nóng)業(yè)光伏成為目前的主要方向。

作為一個(gè)新生事物，我國(guó)的特殊情形決定了農(nóng)業(yè)光伏具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。農(nóng)業(yè)光伏作為一個(gè)政策導(dǎo)向，將大大推動(dòng)城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，成為新的動(dòng)力，是我國(guó)“三農(nóng)”問(wèn)題深化改革的重要試驗(yàn)田。