(湖北大學(xué) 湖北 武漢 430000)

從上世紀(jì)90年代以來，世界性能源危機和全球變暖問題逐漸成為各國首腦會議上都會提及到的一個重要話題。在2009年哥本哈根會議之后，怎樣應(yīng)對全球的氣候變化和如何低碳減排成為世界各國的共同任務(wù)。近些年來，隨著國際油價的不斷攀升，光伏能源的重要性和戰(zhàn)略意義進一步凸顯。太陽能作為一種清潔能源一直以來都具有廣闊的前景，它將是這個世紀(jì)能源科學(xué)發(fā)展的重要方向之一。光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)作為太陽能與農(nóng)業(yè)的完美結(jié)合，為新能源的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整注入了新的活力。我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，一直以來都是以高投入、高消耗的粗放型模式維持經(jīng)濟增長，在經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，如何改變這種粗放式的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，以及轉(zhuǎn)變這樣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，正成為農(nóng)業(yè)人長久已來的愿望。在光伏農(nóng)業(yè)逐步發(fā)展的今天，回顧光伏+農(nóng)業(yè)模式的最初誕生，到如今多種光伏農(nóng)業(yè)模式已被實際應(yīng)用了全國各區(qū)域，筆者認為有必要歸納總結(jié)我國光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展階段，以及每個階段發(fā)展的特征，為我國以后的光伏農(nóng)業(yè)研究做出一定的努力。

一、發(fā)展階段

根據(jù)光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式變化以及我國光伏發(fā)電的裝機總?cè)萘?，可將其分為三個階段：

(一)第一階段(2009～2012年)

2009年10月，臺灣光寶集團在江西上饒承建了中國第一個薄膜硅光伏農(nóng)業(yè)大棚，至此這種特殊的“光伏+”應(yīng)用形式引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。從1957年我國的農(nóng)業(yè)大棚就已經(jīng)開始逐步推廣起來了，到如今我國早已成為了全球最大的農(nóng)業(yè)大棚國家，因此在光伏+農(nóng)業(yè)的模式應(yīng)用中，率先將其結(jié)合在了大棚這一個農(nóng)業(yè)項目中，利用大棚立體式的結(jié)構(gòu)，充分利用了大棚的棚頂，既滿足了農(nóng)業(yè)用電的需求，也不占用地圖面積。當(dāng)時的光伏農(nóng)業(yè)大棚可以分為薄膜硅光伏農(nóng)業(yè)大棚和晶體硅光伏農(nóng)業(yè)大棚，其主要特點為建材型結(jié)構(gòu)，即光伏組件作為一種建筑材料替代了原有的玻璃、采光板或塑料薄膜，為了保證農(nóng)作物的生長，兩類大棚多可采用“光伏組件+間隔玻璃”方式實現(xiàn)透光。

下圖是我國2009-2012年光伏年裝機量、增長率以及全球光伏年裝機量情況：

(二)第二階段(2012～2015年)

在2012年以后，汲取了前期的經(jīng)驗，“光伏+農(nóng)業(yè)”不僅僅只有光伏農(nóng)業(yè)大棚這種形式，還有光伏養(yǎng)殖、種植、光伏設(shè)施等項目也成為了解決光伏用地的重要途徑之一。另外，由于硅基薄膜組件效率過低，于是農(nóng)光互補形式應(yīng)運而生，荒山互補式，則成本較高，農(nóng)光互補項目基本上都是采取晶體硅光伏主要是利用荒山荒地，種植適宜生長的農(nóng)作物，實現(xiàn)土地的綜合利用，通過優(yōu)化后的光伏農(nóng)業(yè)大棚，不再采用“光伏組農(nóng)光互補項目，種植了西瓜、南瓜、黃豆、決明子等作件+間隔玻璃”這種形式，多采用陰陽棚的形式。除了光伏農(nóng)業(yè)大棚，光伏種植和光伏養(yǎng)殖還有以下幾種具體的應(yīng)用形式：架高敞開式、荒山互補式、集成建材式以及屋面構(gòu)件式等。其中，架高敞開式為近幾年最主要的農(nóng)光互補應(yīng)用形式，通過管樁將光伏組件支撐起來，并適當(dāng)增加光伏陣列的間距，來保證農(nóng)作物的健康生長。根據(jù)所種植農(nóng)作物的種類，確定管樁高度以及組件陣列距離，同時還可以根據(jù)農(nóng)作物對光的需求，分區(qū)域種植不同類型的農(nóng)作物。

總體而言，在這一時期我國的光伏農(nóng)業(yè)是呈爆發(fā)式的增長。在2014年9月，國家能源局下發(fā)《關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》，直接把光伏農(nóng)業(yè)的建設(shè)日程。到2014年3月，中國的光伏農(nóng)業(yè)大棚、漁光互補的水產(chǎn)養(yǎng)殖、光伏畜禽養(yǎng)殖大棚等項目已達400多個，截至2014年7提上月底，光伏農(nóng)業(yè)專案累計超2GW。截至2015年底，我國光伏發(fā)電累計裝機容量4318萬千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機容量最大的國家。其中，光伏電站3712萬千瓦，分布式606萬千瓦，年發(fā)電量392億千瓦時。2015年新增裝機容量1513萬千瓦，完成了2015年度新增并網(wǎng)裝機1500萬千瓦的目標(biāo)，占全球新增裝機的四分之一以上。全國大多數(shù)地區(qū)光伏發(fā)電運行情況良好，全國全年平均利用小時數(shù)為1133小時，西北部分地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄光現(xiàn)象，甘肅全年平均利用小時數(shù)為1061小時，棄光率達31%；新疆自治區(qū)全年平均利用小時數(shù)為1042小時，棄光率達26%。

(三)第三階段(2016年～現(xiàn)今)

由于光伏建設(shè)用地的緊缺，短期內(nèi)農(nóng)光互補項目還是會以架高敞開式和荒山互補式為主，但是農(nóng)光互補的核心依然還是以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，未來農(nóng)光互補項目必然是以種植、養(yǎng)殖、參觀旅游、生態(tài)住宿、生態(tài)餐廳、生態(tài)采摘為一體的大農(nóng)業(yè)、大光伏項目，不會僅僅局限于目前這種以偏向新能源發(fā)電的狀況。

下圖是我國2016年部分城市關(guān)于光伏發(fā)電的統(tǒng)計信息表：

省(區(qū)、市)累計裝機容量(萬千瓦)新增裝機容量(萬千瓦)其中：光伏電站其中：光伏電站總計7300646232192852北京24583天津60484744河北443404203192山西297284183172內(nèi)蒙古637637148?166遼寧52363629吉林56514945黑龍江17121511江蘇54637312370浙江33813117588安徽345267225178江西228171185154山東455336322247河南284248244234湖北187167138124云南208208144?145西藏33331616陜西334322217210甘肅6866807674青海682682119118寧夏526505217199新疆862862329?333

*注：2015年內(nèi)蒙古、新疆、云南的分布式發(fā)電統(tǒng)計數(shù)據(jù)存在誤差，分別為18萬、4萬、1萬千瓦，在本表數(shù)據(jù)中進行了相應(yīng)核減，故三省新增裝機容量小于其光伏電站裝機容量。(數(shù)據(jù)來源于國家能源局官網(wǎng))

我國作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，一直力圖將農(nóng)業(yè)發(fā)展成為極具現(xiàn)代化的新型產(chǎn)業(yè)，隨著光伏新能源的普及，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)也順勢打上了這趟順風(fēng)車。從2009年，我國光伏農(nóng)業(yè)電站裝機容量不到1MW，到2014年達到了1182MW，呈爆發(fā)式增長，到2014年3月，經(jīng)相關(guān)部門立項的光伏農(nóng)業(yè)大棚、漁光互補的水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種模式項目已達400多個。根據(jù)預(yù)測，到2018年期間，中國農(nóng)業(yè)光伏電站年裝機容量將達到3260MW，累計裝機容量將達到12416MW。

在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程中，光伏將會是國家新能源發(fā)展的重要方向。通過將傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式于光伏的有效結(jié)合，將進一步提高農(nóng)業(yè)發(fā)展的科技含量，帶動與農(nóng)業(yè)發(fā)展相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，這也是我國農(nóng)業(yè)能夠快速健康的過渡到現(xiàn)代化和集約化一個重要保障。

【參考文獻】

[1]孫先鵬，鄒志榮，郭康全，李建明.可再生能源在我國設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].北方園藝，2012.

[2]陳蓉,低碳時代湖北發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略選擇[J].寧波經(jīng)濟叢刊，2011-08-20.

[3]房裕東,黃紹華,秦樹香等.光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析[J].長江蔬菜,2015.

[4]張小杭,崔壽福,劉福平.光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展概況[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015.

[5]光伏太陽能網(wǎng).光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題[EB/OL].(2014-09-02)[2015-01-11]