廈門光伏農業發展前景初探

張小杭，崔壽福，劉福平

(福建省亞熱帶植物研究所，福建省亞熱帶植物生理生化重點實驗室 361006)

光伏農業是把太陽能發電技術擴展應用到現代農業的新型現代農業，它不僅有益于光伏產業本身，同時對現代農業的轉型也具有十分重要的意義，一方面通過提高土地的綜合利用率達到土地、陽光資源的高效應用，實現發電和農業的雙向收益，達到節能環保的目的;另一方面，光伏農業在追求經濟、社會與生態效益的基礎上，實現了農業經濟可持續發展。2004年，廈門市出臺《關于鼓勵使用清潔能源的通知》，并研究探索利用財政、稅收和價格等激勵政策推動節能工作的新路子;2013年7月15日，國務院頒布《國務院關于促進光伏產業健康發展的若干意見》和《太陽能光伏產業“十二五”規劃》，把太陽能光伏生態大棚電站的模式列為光伏建筑一體化示范項目，國家財政給予補貼，進一步推動了我國光伏農業向縱深發展。光伏農業與我國當前經濟轉型和生態文明建設目標相契合，已成為現代農業發展的一種全新模式。

1 廈門市的地理氣候條件

廈門市位于我國東南部，地處東經118°04'04″、北緯24°26'46″，背靠漳州、泉州平原，瀕臨臺灣海峽，距北回歸線約1.5度，氣溫變化小，四季區分較不明顯，南亞熱帶季風型海洋性氣候，很少出現連續多天見不到太陽的天氣。區域內太陽能資源豐富，平均年日照時數2233.5 h，全年日照百分率51%，太陽能年輻射強度約5250 MJ/m2，輻射總量居全國中等偏上水平。7月份日照時數最大，2月份日照時數最小。廈門全市土地總面積1565.09 km2，海域面積300多km2，具有大規模可利用太陽能的自然資源。綜合考慮廈門市的自然、經濟和技術條件，大規模開發利用太陽能是可行的。

2 光伏農業模式及其在廈門市的應用潛力分析

廈門市具有持續利用太陽能非常有利的條件，太陽能在發展廈門農業上有著廣泛的應用范圍，以下就5種光伏農業模式在廈門市的應用潛力進行分析。

2.1 光伏農業大棚

光伏農業大棚把光伏發電和農業種植有機結合起來，通過分光技術把太陽能輻射分為適合于植物光合作用所需的光波和適用于光伏發電的光波，為大棚內加溫、補光、地源熱泵等設備供電，同時保證室內作物光合作用，從而實現農業生產高產高效、綠色環保。如果將這些傳統溫室大棚的透光屋面充分利用起來，將透光太陽能薄膜電池安裝在大棚棚頂，利用溫室本身作為光伏發電的建筑基礎，可以節約大量的土地資源。

廈門市地處沿海，熱帶風暴天氣比較多，傳統蔬菜種植受天氣影響很大，造成了廈門市蔬菜供應具有很強的不確定性。2000～2011年，廈門市蔬菜種植面積在2萬hm2左右，而近些年來，由于廈門城市建設規模不斷擴大，島內外的蔬菜基地大都被征用，蔬菜種植面積不斷減少。與之相反的是，廈門市的城鎮人口快速增長，使蔬菜供求關系更加緊張，蔬菜價格明顯上漲，并對CPI走勢產生較大影響。因此，政府在推進城市化進程中，在無法增加蔬菜種植面積的情況下，應大力發展現代設施農業，加大對現代植物工廠、溫室大棚的政策和資金支持力度，提高蔬菜生產的集約化、標準化程度。而發展光伏農業大棚設施栽培，對增強廈門市蔬菜綜合生產能力和抵御自然災害能力，推動現代農業發展必將產生重要作用。

2.2 光伏殺蟲燈

光伏殺蟲燈技術是利用太陽能電池板吸收太陽光后轉換成的電能，根據昆蟲具有趨色性、趨波性、趨光性的生理特點選擇特定的波長光源，使害蟲被殺蟲燈的光源所吸引，飛往燈光處觸電死亡。該技術還可應用光譜變頻技術，將有效引誘光波范圍變得更加廣譜，從而誘殺更多種類和數量的害蟲，達到減輕甚至避免害蟲對農作物的危害。光伏殺蟲燈的應用可以取代農藥或減少農藥的使用，提高農產品的食用安全性。同時光伏殺蟲燈具不需架設常規的電纜設施，安裝極其方便，一臺光伏殺蟲燈可以輻射2 hm2面積的農田，使用壽命超過10年。因此，光伏殺蟲燈的應用很快受到農民尤其是綠色農業種植戶的歡迎，發展迅速，是迄今為止太陽能農業中推廣應用較多的產品類型。廈門市廣大的蔬菜農田、果樹每年由于果蠅的危害造成了巨大的損失，如果將光伏殺蟲燈用于殺蟲，既節能環保，又節省勞力，具有推廣意義。

2.3 光伏養殖場

作為傳統農業支柱之一的水產養殖業占用大面積的水資源，近20年來工廠化水產養殖已經取代了傳統的池塘、流水、網箱等養殖方式。工廠化養殖系統地把生物、物理及化學的方法有機結合在一起進行水處理，使水產養殖過程不受自然條件影響，這種循環式的高密度養殖方式具有生產連續性、無季節性和主動控制性等特點，其核心控制技術環節，如水體循環、水體控溫、水質監測、生物過濾、充氣增氧、臭氧脫色、餌料投喂、死魚收集、污水處理等，正逐步從機械化進入自動化或半自動化控制，成為用電大戶。光伏養殖場使現代清潔能源工程與傳統養殖業結合在一起，在養殖場屋頂建設光伏電站，為傳統養殖業提供綠色能源。當前畜禽養殖業普遍存在排放量大、治污水平低的問題，因而畜禽養殖業是重點污染排放監管行業。為此，許多養殖戶將畜禽養殖場選擇在遠離村莊、城區的地方，這些地方經常缺電但太陽能資源豐富，極適宜發展光伏養殖場，利用太陽能就地發電，可節省傳統的輸電設施。

近年來，隨著人們生活水平的提高，對水產、畜禽產品的需求量上升，生產利潤可觀，廈門市水產、畜禽養殖業快速發展，在農業中所占比重日益增大。發展太陽能光伏養殖場對促進廈門市的未來農業發展有著傳統能源不可比擬的優勢，且具有明顯的經濟效益和社會效益。

2.4 光伏水泵 (太陽能動力水泵)

光伏水泵是利用太陽能電池發電，通過跟蹤、變換及控制等裝置，驅動各種類型電機帶動高效水泵的光電機一體化系統，在無須任何外來能源的情況下可以機動靈活地用于農田灌溉，為現代農業技術發展、節能環保技術創新提供了極好的手段。與傳統的氣柴油抽水機相比較，光伏水泵具有壓倒性的經濟優勢，它省略了蓄電環節，降低了投資成本及運營成本，既環保節能，又能實現二氧化碳零排放。

廈門市的海、河、湖、塘等水源十分豐富，對廈門市農業生產起著十分重要的作用。眾多蔬菜產區都在應用地下水灌溉蔬菜。因此，應用光伏水泵及太陽能提灌設施——光伏水泵系統，將太陽能直接轉化成電能來抽提水到灌區或養殖場，用于農作物的灌溉或淡水、海水養殖，實現低成本運行，既節省了燃油，又減少了二氧化碳、二氧化硫等的排放。

2.5 太陽能污水凈化系統

隨著經濟快速發展，環境污染日益嚴重，污水是其中一大問題。太陽能污水凈化系統由太陽能光伏板、支架、逆變器、蓄電池、曝氣系統、回流系統、微電腦控制系統和遠程通信系統等設備組成，太陽能轉化的電能可供曝氣設施、回流設施使用，多余的能量貯存于蓄電池之中;通過微電腦控制系統實現自動化控制，自動運行曝氣設施、回流設施和攪拌設施。太陽能污水凈化系統比傳統污水處理系統有著不可比擬的優勢，把太陽能轉化成電能、熱能之后再運用到污水處理工藝中，此過程所有的能量供給全部來自太陽光，無須任何電費、基本無須專人看守、運行費基本為零、二次污染少，具有極強的推廣價值。據統計，全國城鎮飲用水源近1/5不達標，廈門市也深受其害。鑒于太陽能污水凈化系統的優勢，廈門市可因地制宜，大力發展。

3 廈門市發展光伏農業的進展與展望

2010年，廈門市委市政府一號文件提出廈門市要大力發展智慧型都市農業。隨即廈門市農業局決定在翔安區新店鎮沙美村建設海峽農業高新技術園，要求把園區建設成為廈門市智慧型都市農業的“樣板”和“示范窗口”。根據規劃，建成之后的海峽農業高新技術園將被打造成引領智慧型都市農業發展的標志性示范基地、農業部 (廈門市)對臺農業交流合作基地的核心區、國家對臺農業交流合作的重要窗口，更是具有重要影響力的集生活、生產、生態等多功能于一體的農業高科技園區。其中，最令人矚目的當屬未來園區內的太陽能智能植物工廠，在國內率先建設集光伏、LED、水肥一體化、智能控制、無公害種植等先進技術于一體的太陽能智能植物工廠，實現低碳節能、健康高效的農業發展目標。隨著項目的推進，一座集生產、生活、科研于一身的技術園已初現雛形，并展現出勃勃生機。

光伏農業是快速發展的朝陽產業，光伏太陽能在農業上的應用遠不止上述幾個方面，在科研人員的不斷努力下，相信先進的科技產品會層出不窮地被開發出來，為農業生產提供方便的同時，也能推動農業科技水平提高，促進農村建設加快轉型，提升農民的生產及生活水平。光伏農業是廈門市農業發展的新契機，是建設廈門現代農業、實現美麗廈門的重要組成部分，把握住這次農業產業革命的機會，也將助推廈門市的現代化港口風景旅游城市建設。

［1］劉文科.迅速發展的光伏農業 ［J］.中國農村科技，2014(8):54－55.

［2］莊世堅.加快廈門市太陽能的利用 ［J］.廈門科技，2006(3):5－8.

［3］蔣廣潔，韓航玲.關于棗莊市臺兒莊區發展光伏農業大棚的思考 ［J］.現代農業科技，2014(13):225，227.

［4］劉強，黎妹紅，朱明峰，等.太陽能在智能生態農業中的應用［J］.北華大學學報:自然科學版，2012，13(3):344－347.