房裕東，黃紹華，秦樹香，沈文杰，魏端，楊美嫻，鄭博，李育軍（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州，51040；2.深圳市河田姆生物農(nóng)業(yè)創(chuàng)新有限公司；3.廣州市阿米農(nóng)業(yè)科技有限公司；4.廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院；5.廣州本草四季農(nóng)產(chǎn)品有限公司；.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所）

光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析

房裕東1，2，黃紹華1，2，秦樹香1，3，沈文杰1，2，魏端4，5，楊美嫻2，4，鄭博2，4，李育軍6
（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州，510640；2.深圳市河田姆生物農(nóng)業(yè)創(chuàng)新有限公司；3.廣州市阿米農(nóng)業(yè)科技有限公司；4.廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院；5.廣州本草四季農(nóng)產(chǎn)品有限公司；6.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所）

光伏農(nóng)業(yè)把太陽能與農(nóng)業(yè)結(jié)合起來，可減少農(nóng)業(yè)資本與能源的投入，同時把清潔能源、綠色、環(huán)保等主題結(jié)合起來，達到節(jié)能減排的目的?？偨Y(jié)了我國光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展起源、現(xiàn)狀、存在的問題及運用的技術(shù)；通過對光伏農(nóng)業(yè)的眾多優(yōu)勢與政策支持分析，指出了光伏農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的方向，并對光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展提出了建議。

光伏農(nóng)業(yè)；現(xiàn)狀與問題；前景；分析；建議

李育軍

男，研究員，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技開發(fā)帶頭人；中國駐多米尼克農(nóng)業(yè)專家組首席農(nóng)業(yè)專家，特立尼達和多巴哥國際合作項目農(nóng)業(yè)專家，菲律賓國際合作項目農(nóng)業(yè)專家；農(nóng)業(yè)部作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制廣東科學(xué)觀測實驗站副主任，國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣州綜合試驗站專家團隊成員；廣東省科技咨詢專家，廣東農(nóng)業(yè)科技園區(qū)專家組組長（汕尾市），企業(yè)科技特派員（省部產(chǎn)學(xué)研），農(nóng)村科技特派員。先后承擔(dān)并完成國家、部省、市項目70多項，其中主持或參與主持30多項。榮獲主要科技成果獎7項，科普獎1項，其中國家科技進步三等獎、農(nóng)業(yè)部科技進步二等獎、廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣一等獎各1項等；取得國家、省審定品種8個，粵食衛(wèi)準字食品1個。發(fā)表主要學(xué)術(shù)論文80多篇，參編著作多部。

光伏農(nóng)業(yè)，就是將太陽能發(fā)電廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究、種植、養(yǎng)殖、灌溉、病蟲害防治以及農(nóng)業(yè)機械動力提供等領(lǐng)域的一種新型農(nóng)業(yè)。光伏農(nóng)業(yè)的核心是晶體或薄膜太陽能設(shè)施農(nóng)業(yè)一體化并網(wǎng)發(fā)電站，集合了晶體或薄膜太陽能發(fā)電、農(nóng)業(yè)光電子工程、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖、加工和綜合利用、人才培訓(xùn)、觀光農(nóng)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品物流等高新技術(shù)［1］。

光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展，不僅能夠有效利用太陽能資源，生產(chǎn)出清潔綠色能源，還能實現(xiàn)高效種植、養(yǎng)殖，綜合保護種植和養(yǎng)殖環(huán)境，為種植、養(yǎng)殖及后續(xù)農(nóng)產(chǎn)品加工供給能源，也為綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一條新的路徑。如光伏農(nóng)業(yè)大棚不僅能種蔬菜，還能通過多晶光伏組件或薄膜組件組成的棚頂吸收太陽能來發(fā)電，在滿足自身用電之余將富余電力輸送到國家電網(wǎng)，這樣既環(huán)保又節(jié)能。另外，從短期來看，光伏農(nóng)業(yè)在一定程度上是解決目前光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)困境的有效措施，實現(xiàn)了農(nóng)場變工廠、田間變車間。從長遠來看，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要科技和新能源作為推進的動力，而光伏技術(shù)的應(yīng)用對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的支撐和對于我國的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型具有重要意義［2］。

目前，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)工廠化水平與現(xiàn)代化裝備水平處于“低投入-低產(chǎn)出-低效益”的落后模式。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境逆境抵御能力弱，低溫、雪災(zāi)、連續(xù)陰天及霧霾頻發(fā)等極端天氣往往會造成極大的生產(chǎn)危害和經(jīng)濟損失。在過去30 a里，我國盲目擴大設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模，單純提高設(shè)施栽培面積，雖能在一定程度上提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值、增加農(nóng)民就業(yè)，但耕地等農(nóng)業(yè)資源占用量大等因素導(dǎo)致生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)效益低的問題日益突出。要改變目前耕地資源利用效率低、環(huán)境控制水平低、生態(tài)環(huán)境影響突出等問題，就必須向 “適投入-高產(chǎn)出-高效益”模式轉(zhuǎn)化，以提高單位土地資源利用效率，節(jié)省土地資源，強化生態(tài)環(huán)境保護作用。因此，發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)，可以在一定程度上推進設(shè)施農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，從而提高環(huán)境控制及裝備水平，是設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)選之路［1］。

1　光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)外光伏農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)有農(nóng)業(yè)大棚333萬hm2以上，主要集中在山東、江蘇、江西等農(nóng)業(yè)大省，這些省份陽光較為充足，能夠同時為植物和光伏設(shè)施提供光能。目前已有多省完成了光伏農(nóng)業(yè)大棚的建設(shè)并開始運營，截至2014年3月，我國已有400多個具一定規(guī)模的光伏蔬菜大棚、光伏畜禽養(yǎng)殖大棚、“漁光互補”水產(chǎn)養(yǎng)殖、光伏畜禽養(yǎng)殖大棚等項目。

2013年底國家審批通過的農(nóng)業(yè)光伏和漁光互補項目超過 2.9 GW，而2014年1～7月，正在建設(shè)或已簽約擬建的光伏農(nóng)業(yè)項目超過2 GW。近2 a來，英利、保利協(xié)鑫、青島昌盛等知名光伏企業(yè)開始投建光伏農(nóng)業(yè)項目，使得光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加迅猛。

縱觀其他農(nóng)業(yè)大國，日本農(nóng)林水產(chǎn)領(lǐng)域在2013年放寬了有關(guān)農(nóng)業(yè)型光伏發(fā)電的規(guī)定：若發(fā)電設(shè)備的陰影造成的農(nóng)作物減收比例在20%以內(nèi)，則支柱的地基部分便認可轉(zhuǎn)用為暫時性農(nóng)用地。澳大利亞、美國等地域?qū)拸V的農(nóng)業(yè)大國則較多為光伏屋頂發(fā)電，較少與農(nóng)業(yè)結(jié)合［3］。

1.2光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的問題

①產(chǎn)業(yè)發(fā)展與市場發(fā)展不平衡“十一五”期間我國太陽能電池產(chǎn)量飛速增長，我國太陽能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)制造、產(chǎn)業(yè)體系管理等方面有了一定的基礎(chǔ)。但是，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)存在“兩頭在外”的情況，即90%以上的硅材料依賴進口，90%以上的產(chǎn)品銷售依賴海外市場。盡管我國相關(guān)光伏企業(yè)一直不斷創(chuàng)新以降低晶硅光伏組件的生產(chǎn)成本，但是中國的消費能力仍與國際市場的售價有很大差距。中國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間較短，在工藝、技術(shù)和人才等方面基礎(chǔ)薄弱，國內(nèi)設(shè)備研制和光伏市場的發(fā)展明顯滯后，中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場發(fā)展極不平衡，這使得中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到海外市場的嚴重制約，并與中國能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展方向不相協(xié)調(diào)。

②政策支持等不到位從各國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析，眾多國家太陽能電池的發(fā)展主要受益于政府對光伏產(chǎn)業(yè)的政策扶持和價格補貼。可是，我國政府現(xiàn)今對光伏設(shè)施應(yīng)用的支持政策體系仍不完善，相關(guān)的市場促進政策也不能促使形成支持光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的長效機制，同時，很多已經(jīng)出臺的相關(guān)目標規(guī)劃文件已跟不上光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求。雖然2012年國家工信部發(fā)布的《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃》文件中，已將太陽能光伏發(fā)電生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚的模式劃為光伏建筑一體化示范項目，可以獲得國家的財政補貼，但落到實處還需一個過程。

③光伏組件的電池不統(tǒng)一光伏行業(yè)發(fā)展有3個重要的指標：一是轉(zhuǎn)化率高，二是可靠性好，三是成本低?，F(xiàn)在我們國內(nèi)光伏電池主要分為晶硅電池和薄膜電池。在“十一五”末期，我國晶硅電池產(chǎn)量占太陽能電池總產(chǎn)量的95%以上。就目前的報道得知，晶硅電池的光能轉(zhuǎn)化率高于薄膜電池，另外晶硅電池的可靠性已經(jīng)通過至少25 a的驗證，而薄膜電池卻沒有可靠驗證過其使用壽命，這樣的不確定性使比薄膜電池成本高的晶硅電池仍占據(jù)國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的主要市場。

④光伏產(chǎn)業(yè)會對環(huán)境造成一定的污染太陽能晶硅電池的生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的污染，有大量的含氟廢水排放。近年來，“洛陽中硅”、“浙江海寧晶科能源多晶硅污染”等事件的發(fā)生，引發(fā)了人們對于新能源企業(yè)重污染的討論，光伏產(chǎn)業(yè)企業(yè)如何從本質(zhì)上解決對環(huán)境污染和破壞的重要問題現(xiàn)今備受廣大人民關(guān)注。

⑤光伏與農(nóng)業(yè)的結(jié)合仍缺乏理論研究光伏電站為節(jié)省土地面積和架構(gòu)成本，力爭把光伏電池排列緊密，但不同農(nóng)作物的采光生長模式不同，因此光伏電池的排列必須考慮農(nóng)業(yè)大棚里不同農(nóng)作物對不同采光強度的要求，使光伏電池的排列不影響農(nóng)作物采光。同時根據(jù)當?shù)貙Σ煌r(nóng)作物的需求情況，結(jié)合當?shù)赝恋刭Y源與環(huán)境特征設(shè)計不同農(nóng)作物所需的不同規(guī)格的光伏電站農(nóng)業(yè)大棚。另外，光伏農(nóng)業(yè)一體化項目集合了設(shè)施農(nóng)業(yè)、觀光旅游、光伏發(fā)電功能，在總平面規(guī)劃設(shè)計時，除要考慮發(fā)電工藝合理需求外，還應(yīng)關(guān)注合理布置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工藝流程，實現(xiàn)觀光、旅游、示范功能，在功能區(qū)劃分、道路規(guī)劃、人流和物流組織等方面統(tǒng)籌考慮。

⑥目前的光伏農(nóng)業(yè)推廣模式較少，且項目建設(shè)存在問題目前國內(nèi)很多光伏企業(yè)推廣的多是“光伏農(nóng)業(yè)大棚”、“漁光互補”等模式。雖然有分析指出通過利用當?shù)氐淖匀痪坝^、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，結(jié)合光伏發(fā)電、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)保護和觀光旅游為一體，提高土地單位產(chǎn)出，增加農(nóng)戶收益，最大限度利用資源，增加生態(tài)和社會收益。但這些僅僅是企業(yè)的大膽設(shè)想，目前國內(nèi)還沒有詳細具體的成功案例，在光伏農(nóng)業(yè)一體化項目建設(shè)實施過程中，有可能會遇到未知的問題。如“漁光互補”模式中，在水面上鋪開的太陽能板不能面積過小，又因為大面積建設(shè)離不開架構(gòu)，架構(gòu)離不開支撐。而各個點水深與水下地質(zhì)環(huán)境并不一樣，這不但需要比陸地上消耗更多的材料，而且給設(shè)計施工帶來很大難度。另外，所需的支撐材料需長期浸泡在水中，這對材質(zhì)提出很高的要求，即耐腐蝕，防腐問題將帶來很大挑戰(zhàn)。除此之外，還要考慮到承重能力，設(shè)計支架要抗得住風(fēng)浪的力量，鋪設(shè)太陽能板的面還要與水面保持一定的距離，以防風(fēng)浪損壞電氣設(shè)備。在水面上建設(shè)光伏電站要比在陸地上建設(shè)復(fù)雜得多，不僅不易設(shè)計，而且耗時、費工、耗材，建成運行后續(xù)維護也存在很大問題，且不說魚塘上的光伏電池板對魚塘管理造成的不良影響，單就光伏電站而言，其利用率并未充分提高，且增加了投資成本。

2　我國發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的主要技術(shù)及優(yōu)勢

2.1發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)運用的技術(shù)

①集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，具體是在溫室頂棚裝置分光式薄膜太陽能電池板，這種電池板可直接吸收短波波段（570 nm以下）的光，并透過部分長波波段（600 nm以上）的光，在利用光能發(fā)電的同時為植物提供所需的光照。溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，該特征光譜LED燈所發(fā)出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相互適合，以滿足植物生長的需求。該設(shè)施不僅節(jié)能省電，而且利于植物生長，還可以在很大程度上提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。

②太陽能作物害蟲誘殺裝置該項技術(shù)是一種以太陽能為電能和熱能來源的，涉及物理、生物雙效應(yīng)的農(nóng)業(yè)作物害蟲誘殺裝置，該發(fā)明處于國際領(lǐng)先地位。該技術(shù)包括光伏發(fā)電技術(shù)、光感三位追蹤技術(shù)、太陽能光熱技術(shù)、高壓放電技術(shù)、半導(dǎo)體紫外線發(fā)射技術(shù)、昆蟲性激素釋放技術(shù)。通過一套獨立高效的太陽能系統(tǒng)，可以在田間自動跟蹤太陽發(fā)電，通過特殊設(shè)計的蓄電裝置最大限度蓄積電能，同時將光熱管產(chǎn)生的熱能收集存儲。晚上，該系統(tǒng)自動啟動誘殺趨光性害蟲的黑光發(fā)生器和高壓電裝置，同時打開浸在熱水中的害蟲性激素密封容器，讓性激素緩慢地均勻揮發(fā)、擴散，大量的趨光性害蟲和受性激素引誘的害蟲撲向本裝置，觸及本裝置外圍的高壓線而被殺滅，通過該方法可以大量殺滅害蟲。

③光伏水泵系統(tǒng)利用太陽電池發(fā)出的電力，通過最大功率點跟蹤、變換和控制等環(huán)節(jié)，驅(qū)動直流永磁電機或高效異步電機以帶動高效水泵的一種光機電一體化系統(tǒng)，可用于農(nóng)田灌溉、景觀噴泉、魚池增氧、高速公路綠化、海濱鹽場供排水等領(lǐng)域［4］。2004年8月至2007年4月期間，廣東湛江市、茂名市先后建立了20個光伏揚水示范工程，解決了當?shù)剞r(nóng)田灌溉用水問題。自主研發(fā)的小型濕式永磁潛水電機，替代傳統(tǒng)的潛水電機機械密封工藝，效率比目前市場廣泛使用的同規(guī)格交流異步潛水電機提高20%以上。

④太陽能光伏廣譜滅蟲燈該滅蟲燈包括設(shè)立在支柱上的太陽能板和蓄電池，滅蟲燈燈體掛在支柱上，燈體周圍設(shè)有電網(wǎng)，且下面設(shè)有接蟲袋。該滅蟲燈燈體中間設(shè)有連接變頻控制器的起輝燈管，可以針對不同環(huán)境下的不同害蟲種類進行誘捕，對害蟲的殺傷力大、針對范圍廣，并且可以根據(jù)田地的大小進行頻率控制，使滅蟲燈達到最佳的工作效率。

⑤光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、光伏并網(wǎng)逆變器、計量裝置及配電系統(tǒng)組成。逆變器的工作原理是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，若直流電壓較低，則通過交流變壓器升壓，即得到標準交流電壓和頻率。太陽能產(chǎn)生直流電，可以通過光伏并網(wǎng)逆變器直接將電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻、同相的正弦波電流，饋入電網(wǎng)。而目前的光伏并網(wǎng)逆變器主要有3種主電路形式：工頻變壓器隔離、無變壓器隔離和高頻變壓器隔離。當前業(yè)界最先進的技術(shù)是主電路采用高頻變壓器隔離，控制回路采用光耦隔離。由于具有高品質(zhì)與高可靠性，它是應(yīng)用范圍最廣的產(chǎn)品。

2.2在我國發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢

①需求優(yōu)勢我國土地資源有限，發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)有利于實現(xiàn)土地資源利用最大化，契合我國土地集約化生產(chǎn)的需求。光伏農(nóng)業(yè)不但不存在土地指標問題，而且還可以節(jié)省龐大的成本，每667 m2可以節(jié)約數(shù)萬元。光伏農(nóng)業(yè)是一個高效設(shè)施農(nóng)業(yè)項目，如薄膜光伏太陽能發(fā)電農(nóng)業(yè)大棚，由于薄膜太陽電池可做成透光的，所以不影響設(shè)施大棚下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不需要擔(dān)心光照度的問題。同時充分利用設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚頂部的空間鋪設(shè)薄膜太陽電池進行太陽能發(fā)電，既能很好地節(jié)約和充分利用土地資源，又能為設(shè)施農(nóng)業(yè)提供電量并為當?shù)仉娋W(wǎng)提供電力，節(jié)省生產(chǎn)成本，提高收益。此外，太陽能作為一種新興的可再生能源，可以節(jié)能減排。光伏農(nóng)業(yè)將太陽能與農(nóng)業(yè)結(jié)合，能真正實現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)，達到很好的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。與傳統(tǒng)太陽能電站相比，光伏農(nóng)業(yè)的電站建在人口密集的地方，可以減少輸電過程中的電量損耗。

自改革開放以來，我國取得了舉世矚目的成就，同時也出現(xiàn)了新的問題和挑戰(zhàn)，尤其是近2 a的環(huán)境問題更是令人憂心。而太陽能主要來自太陽光的輻射能量，是一種綠色的、清潔可再生的能源，能有效緩解環(huán)境污染、能源緊張［5］。在土地、電力、環(huán)境上，光伏能源符合我國資源需求，在水利方面，光伏市場也具有強大的需求優(yōu)勢。從水利這一層面來說，利用光伏揚水技術(shù)能夠進行節(jié)水灌溉、水利抗旱提水等，在很大程度上解決農(nóng)業(yè)灌溉水資源缺少的環(huán)境問題。如果我國采用光伏揚水技術(shù)進行灌溉，僅1%的旱地就能實現(xiàn)每年250 t/667 m2澆灌量，帶來高達400 GW的光伏市場需求。

②資源優(yōu)勢在我國發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)，有著太陽能資源的優(yōu)勢。太陽能的資源分布與多種因素有關(guān)，如各地的經(jīng)緯度、地理狀況和氣候條件等，一般以全年總輻射量和全年日照總時數(shù)這兩個指標來表示當?shù)靥柲苜Y源的多少。我國屬于典型的太陽能豐富地區(qū)，據(jù)估算，我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50×1018kJ，我國各地太陽年輻射總量達335～837 kJ·cm-2，因此我國發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)有著豐富的資源優(yōu)勢，并且我國電力緊缺的地方往往是光照強度較強的地區(qū)，在這些地區(qū)建設(shè)光伏農(nóng)業(yè)大棚可以在一定程度上改善傳統(tǒng)電網(wǎng)無法到達而導(dǎo)致的供電短缺問題。

我國面臨的能源資源形勢十分嚴峻，傳統(tǒng)能源以煤為主，而煤炭為不可再生能源，且?guī)砗艽蟮沫h(huán)境污染問題。光伏產(chǎn)業(yè)的太陽能作為一種可再生的清潔能源，是改變我國能源結(jié)構(gòu)的有效途徑。

③政策優(yōu)勢發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國“十二五”的重要方略之一。目前，我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備了進一步發(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。而實施鼓勵光伏發(fā)電發(fā)展的政策是進一步促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要舉措。

自20世紀70年代以來，國家部門發(fā)布了《節(jié)約能源法》、《電力法》以及《大氣污染防治法》等法律法規(guī)。這些法律法規(guī)有利于支持廣大農(nóng)村地區(qū)的太陽能的開發(fā)與利用。到了20世紀90年代，國家部門又相繼頒布了《建筑節(jié)能“九五”計劃和2010年規(guī)劃》、《1996-2010年太陽能發(fā)展綱要》、《資源節(jié)約與資源綜合利用“十五”規(guī)劃》與《中華人民共和國節(jié)約能源法》等政策文件。2013年，政府更是推出 《國務(wù)院關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，其中就提出“到 2015年總裝機容量要達到3 500萬kW以上”，這一規(guī)劃將此前的目標一舉提高了75%。同時，對并網(wǎng)、電量收購、補貼、土地政策進行了逐一細化，為分布式光伏項目、電站投資開發(fā)提供了多重保障。這些政策文件的推出，表明光伏行業(yè)期待已久的一系列扶持政策終于落地，也表明了在加快太陽能產(chǎn)業(yè)步伐方面中國政府所下的決心。

2014年，國家能源局提出了全年14 000 MW的光伏發(fā)電目標，大規(guī)模的光伏發(fā)電應(yīng)用也隨著這一目標的提出正式提上議程。2014年7月中旬，我國出臺了《關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》，該文件提出“利用廢棄土地、荒山荒坡、農(nóng)業(yè)大棚、灘涂、魚塘、湖泊等土地資源建光伏發(fā)電項目?！边@是我國首次將農(nóng)業(yè)大棚、魚塘等正式列入分布式光伏項目中，并提出了執(zhí)行當?shù)氐墓夥娬緲藯U電價（即地面電站）政策的建議。

這些政策優(yōu)勢有效地解決了光伏行業(yè)在發(fā)電量收購、融資困難、補貼發(fā)放不到位等方面的困擾，令國內(nèi)從事光伏行業(yè)的企業(yè)信心倍增。隨著光伏優(yōu)勢政策日趨明朗，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的光伏市場前景也一片大好，光伏生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚一體化項目指引著分布式光伏電站的建設(shè)，使企業(yè)實現(xiàn)對光伏電站電費的收入。該項目還可以通過在生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)種植作物為公司帶來更可觀的經(jīng)濟效益和社會效益［6］。

④發(fā)展優(yōu)勢從長遠發(fā)展來看，建設(shè)光伏農(nóng)業(yè)大棚要求比較高，其使用年限在25 a以上，遠遠超過了普通大棚的使用年限，從而避免了每年由于重復(fù)建設(shè)農(nóng)業(yè)大棚造成的資源浪費，節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本和社會資源。另外，在光伏農(nóng)業(yè)的整個系統(tǒng)運行過程中，光伏組件和超白鋼化玻璃的搭配可以有效過濾太陽輻射中對農(nóng)作物的有害光波，例如紫外線通過光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對農(nóng)作物的傷害將會減小。當前，隨著化肥農(nóng)藥等過度使用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境遭受到較為嚴重的破壞，土地惡化、天敵受損、水質(zhì)下降、病蟲害嚴重，已嚴重危及人們的生存環(huán)境和身心健康（例如，農(nóng)作物上殘留的農(nóng)藥會對人們的身體健康產(chǎn)生不良的影響，甚至還有可能致癌、致畸、致突變等；過度的使用化學(xué)產(chǎn)品對環(huán)境造成嚴重的污染，嚴重影響了生態(tài)平衡；大量滅殺天敵，打亂了自然界原有的秩序，動植物生態(tài)鏈瀕臨斷裂）。而發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)，廣泛應(yīng)用光伏大棚、光伏養(yǎng)殖場、太陽能殺蟲燈、太陽能植物生長燈、太陽能滅菌燈等都能有效地減少農(nóng)藥、化肥的使用量和廢氣排放量，改善生態(tài)環(huán)境［7］。

3　發(fā)展前景預(yù)測與建議

3.1未來發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的方向趨勢

發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要能源的推動，而在能源短缺的今天，太陽能的利用正好填補了能源在農(nóng)業(yè)上的短缺。光伏一直被認為是眾多新能源中最具前景的能源利用形式之一，而且我國農(nóng)業(yè)大棚面積居世界第一，光伏與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，是我國在光伏應(yīng)用領(lǐng)域以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的又一新突破，并成為新的投資熱點。

2015年中央一號文件《關(guān)于加大改革創(chuàng)新力度加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的若干意見》中指出：因地制宜采取電網(wǎng)和光伏等供電方式，以解決無電人口的用電問題。在《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中，也將光伏大棚作為光伏建筑一體化示范項目，享受國家財政補貼。在國家政策大力支持光伏農(nóng)業(yè)以及能源緊缺的宏觀環(huán)境下，2015年光伏農(nóng)業(yè)將會迎來新的發(fā)展契機。

在保證農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)的前提下，在農(nóng)業(yè)大棚安裝光伏發(fā)電設(shè)備，是促進農(nóng)業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最好路徑。未來光伏農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，也應(yīng)該首要考慮如何能夠更有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高種植、養(yǎng)殖環(huán)境，這樣才能更容易被農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者所接受。

3.2對發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的建議

①增加光伏大棚建設(shè)的財政資助在我國，薄膜光伏太陽能大棚的建設(shè)剛剛起步，全國示范點的建設(shè)極少，相關(guān)研究及調(diào)研也開展得比較少。因此，要大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，優(yōu)先發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)、精品農(nóng)業(yè)，建議政府科技部門增加原有的專項資助資金，優(yōu)先資助各地科研院所，特別是在南方與北方結(jié)合研究的院所，促使其聯(lián)合開展相關(guān)技術(shù)的研究。除此之外，還需加強立項的質(zhì)量與數(shù)量管理，在確保質(zhì)量的同時，借助財政資助，鼓勵企業(yè)申報相關(guān)的大棚建設(shè)項目。

②加強科技人才培養(yǎng)以及科學(xué)技術(shù)支撐光伏農(nóng)業(yè)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一種新模式，因此需要政府的大力支持以及科研院所與相關(guān)行業(yè)企業(yè)的合作與共同研發(fā)。建議每年都可將薄膜太陽能在大棚上的應(yīng)用研究列為科技支撐計劃，專門設(shè)立項目資金，鼓勵相關(guān)科研院所與光伏太陽能企業(yè)緊密合作，創(chuàng)新性地開展技術(shù)研究和應(yīng)用的可行性研究。

③針對性地開展相關(guān)研究針對不同類型的農(nóng)業(yè)大棚，如生產(chǎn)蔬菜的光溫調(diào)控大棚或生產(chǎn)高檔花卉的智能化玻璃溫室，鼓勵科研院所開展太陽能電池與不同類型大棚的融合研究，使光伏太陽能電池能有效地運用到主流農(nóng)業(yè)大棚上。降低晶硅太陽能電池的制造成本、提高晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率和使用壽命以及提高薄膜電池的光能轉(zhuǎn)化率將成為光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向，因此應(yīng)加強相應(yīng)研究。此外還要加強晶硅太陽能農(nóng)業(yè)大棚的耐蔭蔬菜、花卉、中藥材等植物及其他農(nóng)作物的篩選和適應(yīng)性研究。

④加強光伏太陽能電池與設(shè)施農(nóng)業(yè)的結(jié)合把光伏產(chǎn)業(yè)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)有效地結(jié)合起來，進而發(fā)展智能化立體精品農(nóng)業(yè)。將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其是近期出現(xiàn)的智能化植物工廠，可以大大地實現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的高效生產(chǎn)。

⑤加強聯(lián)合電力部門，為薄膜光伏太陽能大棚提供并網(wǎng)技術(shù)上的支持一直以來，太陽能大棚的發(fā)電量與大多數(shù)相應(yīng)設(shè)備如水泵、噴灌系統(tǒng)等用電量匹配不當，制約了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此在大棚發(fā)電自給充足的情況下，把電網(wǎng)接入當?shù)仉娋W(wǎng)從而輸出剩余電量，這需要當?shù)仉娏Σ块T的財政與技術(shù)支持［8］。

⑥加強我國光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的標準體系建設(shè)鼓勵科研單位與科研院所，結(jié)合我國自主知識產(chǎn)權(quán)與光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)的實際水平，研究和建立健全有關(guān)新產(chǎn)品認證、監(jiān)測制度，同時加強對光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量標準的管理，以避免假冒偽劣產(chǎn)品進入市場，從而推動光伏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)往標準化、規(guī)范化方向發(fā)展。

［1］湯飛，洪再生，叢安琪.基于光伏技術(shù)的都市農(nóng)業(yè)發(fā)展［J］.江西社會科學(xué)，2014（4）：66-69.

［2］劉文科.迅速發(fā)展的光伏農(nóng)業(yè) ［J］.中國農(nóng)村科技，2014（8）：54-55.

［3］Qoaider L，Steinbrecht D.Photovoltaic systems:A cost competitive option to supply energy to off-grid agricultural communities in arid regions［J］.Applied Energy，2010，87（2）:427-435.

［4］盛絳，滕國榮，嚴建華，等.太陽能光伏水泵在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用［J］.農(nóng)機化研究，2008（12）：198-200.

［5］光伏農(nóng)業(yè)成區(qū)域發(fā)展支柱產(chǎn)業(yè)［N］.新農(nóng)村商報，2014-04-16.

［6］沈湘源.海南省光伏發(fā)電用地綜合利用模式研究 ［D］.長沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2014.

［7］彭梅牙.新余市大力發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)［J］.南方農(nóng)機，2012（2）：4-6.

［8］劉輝，沈國正，傅巧娟，等.杭州市薄膜光伏太陽能大棚應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展對策［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（6）：782-787.

Analysis of Development Status and Prospect of Photovoltaic Agriculture

FANG Yudong1，2，HUANG Shaohua1，2，QIN Shuxiang1，3，SHEN Wenjie1，2，WEI Duan4，5，YANG Meixian2，4，ZHENG Bo2，4，LI Yujun6
（1.South China Agricultural University，Guangzhou，510640；2.Shenzhen Field and River Mother Biological and Agricultural Innovation Co.，Ltd.；3.Guangzhou Armi Agricultural Science and Technology Co.，Ltd.；4.Guangdong AIB Polytechnic College；5.Guangzhou Bencaosiji Agricultural Products Co.，Ltd.；6.Crops Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences）

Photovoltaic agriculture is combined the solar energy and agriculture，which can not only reduce the inputs of agricultural capital and energy，but also can link topics such as clean energy，green and environmental protection，etc.，so as to achieve the purpose of energy saving and emission reduction.This article summarized the origin，status，existing problems and technology of photovoltaic agriculture in our country.Through the analysis of many advantages and policy support of photovoltaic agriculture，we get to know the future development direction of photovoltaic agriculture.Finally we put forward countermeasures on the development of photovoltaic agriculture.

Photovoltaic agriculture；Status and problems；Prospect；Analysis；Countermeasures

S626.9

A

1001-3547（2015）18-0035-06

10.3865/j.issn.1001-3547.2015.18.016

廣東省科技計劃項目（2014A070713025）；廣州市青少年科技創(chuàng)新項目（2013）

房裕東（1993-），男，本科，研究方向為作物育種、栽培與農(nóng)產(chǎn)品流通

李育軍（1963-），男，通信作者，研究員，從事作物種質(zhì)資源創(chuàng)新、品質(zhì)與加工，E-mail：1790643179@qq.com

2015-07-16