淺談分布式光伏發電與渾善達克沙地“小生物經濟圈”結合的發展模式

正鑲白旗發展和改革局 ■ 郭堯

正鑲白旗生態文明建設促進會防沙治沙協會 ■ 郭元朝

淺談分布式光伏發電與渾善達克沙地“小生物經濟圈”結合的發展模式

正鑲白旗發展和改革局 ■ 郭堯*

正鑲白旗生態文明建設促進會防沙治沙協會 ■ 郭元朝

從太陽能光伏發電項目開發現狀及區域生態環境現狀出發，以錫林郭勒盟境內渾善達克沙地為例，論述了光伏產業發展與渾善達克沙地治理相結合的“小生物經濟圈”模式應用，實現經濟社會生態效益相協調發展的模式方法，對渾善達克沙地區域內的分布式光伏開發方式進行探討，為渾善達克沙地區域下一步發展光伏生態治理、光伏扶貧等工程建設提供借鑒。

分布式光伏；渾善達克沙地；小生物經濟圈；生態治理；光伏扶貧

0　引言

太陽能光伏發電是我國重點發展的清潔能源產業之一。按照大型單獨光伏電站設計，10 MW光伏電站需用地約30 萬m2，雖然光伏支架和土建占地量較小，但光伏陣列之間及光伏組件下方的用地面積大，導致大量的土地資源閑置和浪費。因此，在近年來光伏產業發展中，國家積極引導光伏電站與產業發展相結合，制定了一系列的措施，鼓勵光伏發電與農牧戶扶貧、新農村新牧區建設、農牧業設施相結合，逐漸形成了光伏農牧業、光伏漁業、光伏生態治理、光伏扶貧等一些新模式。但由于我國幅員遼闊，各地自然條件和產業結構存在著不同的差異，新模式應用還正在探索中，未能得到大范圍推廣。

錫林郭勒盟境內風光資源豐富，是我國清潔能源發展的重點區域，由于土地資源和太陽能資源豐富，更是成為光伏企業投資的重點區域，近年來光伏裝機容量迅速增長，但是目前尚未有與生態建設和農牧業產業化相結合的成熟模式。

錫林郭勒盟是臨近首都北京最近的草原，也是渾善達克沙地的主要組成部分，距首都北京直線距離只有240 km，南部多倫縣距北京最近距離僅180 km，是我國北方重要的生態屏障。受自然環境和經濟發展因素制約，草原生態環境脆弱，農牧民收入水平低且不穩定。因此，在“十三五”及今后一個時期，按照國家能源政策導向，充分利用錫林郭勒盟豐富的太陽能資源，結合渾善達克沙地生態治理，積極發展與“小生物經濟圈”相融合的光伏發電，開展新模式的示范和推廣，在發展清潔能源產業的同時，可有效改善局部生態環境，促進沙地內牧民生產生活的改善和畜牧業的發展，符合“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，為內蒙古自治區光伏產業和沙產業的健康發展提供借鑒，從而在此模式覆蓋范圍內實現經濟發展升級、生態環境改善、民生保障提高的目標。

1　渾善達克沙地概況及生態環境現狀

渾善達克沙地位于內蒙古自治區中部草原的錫林郭勒盟和赤峰市西部，地理坐標為北緯42°05′～43°08′，東經112°09′～117°09′，東西長420 km，南北寬125 km，總面積約5萬km2，其中在錫林郭勒盟境內4萬km2[1]，是內蒙古自治區生態環境最脆弱的地區之一，也是京津地區重要的生態防線。2015年，內蒙古自治區人民政府《關于自治區主體功能區規劃的實施意見》將錫林郭勒盟8個旗縣列入國家級的渾善達克沙漠化防治生態功能區。

渾善達克沙地是中國著名的有水沙漠和生物基因庫，具有多種地形地貌，水草豐美，景觀奇特，風光秀麗。但自20世紀80年代以來，受氣候變化、牲畜超載過牧、人為破壞等影響，生態環境嚴重惡化。2000年，國家在包括渾善達克沙地在內的華北地區緊急啟動京津風沙源治理工程，在沙地范圍實施生態治理，轉移沙區人口，實行草畜平衡和休牧、輪牧、禁牧制度。通過在沙丘重度活化地段采用建設人工沙障與種植灌木林相結合的措施來固定沙丘，改善地表環境；在沙丘輕度活化地區通過飛播和人工種植、封育相結合的措施，恢復固沙能力強的灌草復合植被；在草原退化地區，積極保護和改良草場，增加草原植被，提高植被覆蓋率。通過治理，渾善達克沙地生態環境得到整體遏制，局部好轉，但由于生態環境與生產發展存在矛盾，沙地生態恢復問題仍需長期多種途徑逐步解決。

2　錫林郭勒盟太陽能資源、開發現狀及潛力

2.1太陽能資源

錫林郭勒盟屬中溫帶大陸性半干旱氣候，天氣透明度高，天空晴朗少云。所以，全盟的日照時數、日照百分率、年總幅射量均高于同緯度的平原地區。日照時數和年總輻射量由東向西遞增，年日照時數平均在3000 h以上，從2860 h增至3200 h；年總輻射量平均達5998.5 MJ/m2，從5441.8 MJ/m2增至6279 MJ/m2。全盟太陽能資源總量達1.2×1018kJ，折合為580億噸標準煤[2]。

2.2開發現狀

截止到2015年末，錫林郭勒盟并網發電項目14項，并網容量460 MW；在建項目4項，在建容量200 MW。

2.3開發潛力

2.3.1土地資源

錫林郭勒盟土地總面積20.3萬km2，且地勢平坦，人口密度5人/km2；全盟大部分區域為草原和沙地，不占用耕地，開發光伏項目對草地植被和牧民生產生活影響較小。

2.3.2送出條件

錫林郭勒盟靠近華北、東北等用電負荷中心，是國家規劃的9個千萬千瓦級現代化大型煤電外送基地之一；國家大氣污染防治12條特高壓中，錫盟至山東1000 kV特高壓交流工程、錫盟至江蘇1000 kV特高壓直流工程已開工建設，2條特高壓工程將采取“風火光”打捆方式將錫林郭勒盟的煤電和新能源送出。

2.3.3消納能力

錫林郭勒地區經濟增長點主要為煤炭、煤化工、有色金屬、建材業及農畜產品加工等產業，這些行業的發展，帶動了全社會用電量的高速發展。2014年，錫林郭勒地區用電負荷達到867 MW，用電量達到66.29億kWh，呈穩定上升趨勢。根據國民經濟和社會發展目標，以及用電增長情況，預測到2020年，全社會用電量達到103億kWh，平均增速8.7%；電網最大負荷為1600 MW，平均增速8.8%。

3　錫林郭勒盟傳統“小生物經濟圈”發展模式及制約因素

3.1傳統“小生物經濟圈”發展模式

錫林郭勒盟地區傳統的“小生物經濟圈”，一般是在渾善達克沙地內以戶為基本單元，選擇適宜地塊，充分利用當地的土地、水、熱資源，實行水、草、林、機、料5項配套措施，進行綜合治理開發的一種生產模式[3]。

“小生物經濟圈”分為核心區和保護區兩部分，核心區主要包括牧戶住房、棚圈、沙地種植園、人工牧草地、節水灌溉高產飼料地，并營造防護林帶；保護區主要是在核心區外圍的沙地進行生物措施和工程措施治理，防止沙丘活化流動。

3.2主要限制因素分析

在渾善達克沙地內發展“小生物經濟圈”主要的限制因素包括：1)居住分散，網電覆蓋密度較低，氣候干旱，生產和灌溉等用能成本高，牧戶收入無法支撐運營費用；2)整體投入較大，在無國家項目資金支持的前提下，依靠牧戶投入難以實現預期的效果；3)要實現“小生物經濟圈”的生態治理效果，首先必須在保護區內實行禁牧，且整體周期較長，受傳統養殖觀念和治理期經濟收入下降的影響，牧戶自發開展“小生物經濟圈”建設的積極性不高。

4　分布式光伏與“小生物經濟圈”結合產業模式的探討

4.1建設條件的可行性和互補性分析

1)分布式光伏是指接入35 kV變電臺區，規模在20 MW以下，采取“自發自用、余額上網”的一種光伏發電模式。渾善達克沙地內由于無大工業用電負荷，變電站電壓等級基本在35 kV，符合分布式光伏接入條件。

2)由于沙地地勢起伏，20 MW規模的光伏電站一般用地在70萬m2，加上生物圈內其他建設用地30萬m2，核心區面積100萬m2；保護區面積為核心區面積的4倍，占地400萬m2；整體“小生物經濟圈”建設總面積約為500萬m2，覆蓋牧戶5戶。核心區內牧戶和牲畜數量適中，便于生活和生產管理，同時能夠起到規?；б?。

3) 2005年內蒙古自治區人民政府下發的《關于建立可再生能源保障性收購長效機制的指導意見》，明確指出了光伏今后限電率長期維持在6%以內，20 MW光伏電站年發電量為3200萬kWh(按照可利用小時數1600 h計)，發電企業做為承擔主體，年損失電量約192萬kWh。按照自發自用模式，部分未能上網電量由發電企業免費供給“小生物經濟圈”內牧戶，可完全滿足“小生物經濟圈”內所有生產生活用電，降低“小生物經濟圈”運行最大的成本；其余未能上網損失電量由企業承擔，與常規光伏電站限電量直接損失浪費相比，可將限電損失電量進行充分利用。

4)光伏陣列的布設，可有效降低項目區內的風速，避免太陽直射，減少沙地的蒸發量；光伏組件的清洗和圍欄林帶的設置，可有效促進植被恢復，增加沙地植被覆蓋度；通過合理布置光伏組件的間距和高度，組件區內可做為“小生物經濟圈”的重要一環——打貯草基地使用。

5)“小生物經濟圈”內的土地由承包牧戶提供，基礎設施由光伏項目企業出資建設，土地流轉的補償方式由企業一次性支付牧戶租賃費轉變為企業投資基礎設施，解決了項目用地、沙地生態治理建設與牧民生產生活的矛盾，使牧戶達到不脫離生產、保持長期穩定受益、提高治理積極性的目的，使光伏項目能夠促進牧區居民生活條件改善和牧區畜牧業發展。

4.2營造技術方案和效益

4.2.1選址用地模式

光伏發電與小生物經濟圈結合的項目選址應滿足的條件：1)35 kV變電站站址周邊10 km范圍內，符合并網條件；2)選址內牧戶具有長期治理沙地和發展生產的意愿；3)具備道路、水資源等基本建設條件。

4.2.2建設指標

生物圈內部必須做到水、草、林、機、料5項配套，各業布局合理，并滿足牧戶生產生活要求。建設指標按照每個小生物經濟圈面積500 萬m2、圈內牧戶5戶計算，每個小生物經濟圈分為核心區和保護區兩個部分。

核心區占地面積100 萬m2，建設光伏電站、牧戶住房、舍飼棚圈、節水灌溉飼料地、沙地種植業。其中，光伏電站區70萬m2，牧戶生活區5000 m2(戶均住房100 m2，共500 m2；戶均庭院200 m2，共1000 m2；街巷硬化、綠化和其他公建占地3500 m2)，養殖區1.5萬m2(戶均標準化暖棚360 m2，共1800 m2；戶均畜圈720 m2，共3600 m2；戶均儲草棚200 m2，共1000 m2；戶均飼料庫60 m2，共300 m2；街巷硬化、青貯窖、綠化、牲畜活動場等公建占地8300 m2)，節水灌溉飼料地5萬m2(戶均1萬m2)，沙地種植區5萬m2(戶均1萬m2)，防護林帶8萬m2(喬木林4萬m2、灌木林4萬m2)，道路、預留發展及其他用地10萬m2。通過落實各部分建設內容，達到滿足生產生活需求。

保護區面積占地400萬m2，區內全部進行圍封禁牧，通過自然恢復和植樹種草相結合的方式，提高植被覆蓋度，防止沙丘沙地活化，修復生態環境。

4.2.3投資合理性分析

1)“小生物經濟圈”投資。參照錫林郭勒盟農牧業基礎設施建設投資，按綜合估價方式計算投資，牧戶生活區綜合造價240元/m2，計120萬元；養殖區綜合造價160元/m2，計240萬元；節水灌溉飼料地綜合造價3元/m2，計15萬元；沙地種植區綜合造價3元/m2，計15萬元；防護林帶綜合造價1.5元/m2，計12萬元；供排水、供電、道路計100萬元；“小生物經濟圈”封沙種草綜合造價0.5元/m2，計250萬元；生產機具配套投資約20萬元。整個“小生物經濟圈”綜合投資約772萬元。

2)常規光伏用地投資。錫林郭勒盟地區常規20 MW光伏電站用地約70 萬m2，用地主要費用包括土地租賃費、耕地占用稅、耕地使用稅、植被恢復費等，其中：租賃費用4.5元/m2，計315萬元；耕地占用稅和使用稅約15元/m2(各地存在差異，計征投影面積，約總面積的50%)，計525萬元；臨時用地植被恢復費0.6元/m2，計42萬元。合計882萬元。

3)投資比較。通過兩項投資比較可知，如國家從生態治理角度免征耕地占用、使用稅，植被恢復費，并與牧戶達成建設協議，在取得良好生態效益的同時，光伏項目投資企業將減輕110萬元前期費用負擔。如不免除稅費，在不支付土地租賃費的前提下，企業需新增投資457萬元用于民生和生態建設，相比較各類與扶貧戶“分紅”模式，企業一次性投資即可使牧民實現長期受益，提高項目收益率。

4.2.4生產模式

1)核心區。核心區內生產分為光伏發電生產和牧戶種養殖生產兩個部分。光伏電站生產運行管理由投資企業按照企業制度執行，自主經營；核心區所有生產生活用電均由光伏電站限發電量供給；電站內牧草在打貯草期由企業指導牧戶進行機械刈草，為牧民舍飼提供飼草。牧民養殖根據牧戶不同的飼養能力和意愿，按照戶均100只羊和20頭牛計算，品種以察哈爾肉羊和西門塔爾肉牛為主，適量保留地方優良品種，全部采取舍飼禁牧飼養方式進行養殖；牧民種植按照戶均1 萬m2沙生中草藥計算，品種以沙生耐旱、市場價格平穩的防風、黃芪等為主；經濟圈內牧戶組建牧民專業合作社，農機具、打貯草、灌溉作業等統一調配。

2)保護區。保護區實施全年禁牧，進行圍欄封沙育草，采用自然恢復和人工模擬飛播種草的方式，恢復保護區生態環境，提高保護區內植被覆蓋率。農閑時由企業和合作社適時組織人員種植黃柳等固沙灌木林，在沙地恢復生產能力后，可做為牧戶舍飼育肥的打草場。

4.2.5效益分析

1)經濟效益。光伏電站方面，光伏發電按照可利用小時數1600 h計算，年發電量3200萬kWh， 94%電量出售給電網；按照“十三五”平均電價0.79元/kWh計算，年實現營業收入2376萬元。

牧戶種養殖方面，根據牧戶的不同飼養能力，按照5戶戶均飼養100只察哈爾繁殖母羊和20頭西門塔爾繁殖母牛，察哈爾羊繁成率100%、西門塔爾牛繁成率80%計算，年繁殖出欄肉羊500只，繁殖出欄12月齡肉牛80頭；按每只肉羊銷售價格800元、每頭肉牛銷售價格5000元計算，年實現銷售收入80萬元。牧戶飼草料均在“小生物經濟圈”內供給，扣除購置補飼飼料、保險及防疫、燃料等費用28萬元(銷售收入的35%)，年實現養殖純收入52萬元。中草藥按每公頃平均產量6000 kg，年總產量30000 kg，以售價15元/kg計算，實現年銷售收入45萬元；扣除種子、肥料等生產費用成本18萬元(銷售收入的40%)，年純收入27萬元。

種養殖兩項合計年純收入79萬元，戶均實現收入15.8萬元，按每戶4口人計算，人均實現純收入39500元。

2)生態效益。光伏“小生物經濟圈”的建立，通過合理的利益分配和穩定的經濟收入，減輕沙地載畜壓力，提高渾善達克沙地的植被覆蓋度，可使500萬m2沙地得到有效治理。

3)社會效益。模式應用的社會效益主要體現在3個方面：一是可以利用渾善達克沙地廣闊的空間，積極發展清潔能源，減少光伏電站大面積占用優質草原，拓寬沙產業發展的道路；二是摸索出適合錫林郭勒盟地區特點的光牧結合方向，為“十三五”時期精準扶貧提供新的思路；三是通過模式應用，真正做到“生產、生活、生態”這“三生”的有效結合，互相補充，互相促進，達到穩定發展、長期受益的目的。

5　結論與討論

通過分析和計算，在渾善達克沙地內進行分布式光伏與“小生物經濟圈”相結合的模式應用，具有良好的經濟效益、生態效益和社會效益，光伏項目開發企業可取得大量的可開發地塊；所涉及的牧戶可穩定發展生產，實現長期受益。整個“小生物經濟圈”內各類資源能夠得到合理配置，保護治理面積大，生態環境明顯好轉，與常規光伏項目相比，實現開發與保護并舉。

十八屆五中全會提出了全面建成小康社會新的目標要求：“到2020年，我國現行標準下的貧困人口實現脫貧，貧困縣全部摘帽，解決區域性整體貧困?！狈鲐毠こ套罡疽鉀Q的問題就是變“輸血”為“造血”，為貧困戶提供長期穩定的經濟收入，本文的研究方向不同于其他“分紅”類的模式，在做好生態建設、打好生產基礎上，使受益人群依靠生產發展實現脫貧致富，不因光伏項目產生的不確定因素而導致收入減少，符合國家精準扶貧思路。

國家可引導光伏項目開發企業在適當地區開展模式應用示范，通過示范對該模式進行深入研究和完善。在模式示范和推廣階段，要本著尊重民眾意愿，因地制宜開展工作的原則，制定不同的營造方案和利益分配模式。在實際生產運營中，能夠根據不同的地域特征和市場，靈活指導牧民生產，如種植區除中草藥外還可以選擇沙地瓜類、蔬菜、經濟林等，養殖區可以開展特種養殖，開發牧戶旅游等，實現收益多元化；也可根據不同的區域、覆蓋人口等類型，通過合作經營，調整產業經營范圍，進一步擴大項目覆蓋人口規模。在模式成功和建設條件具備時，可引入常規光伏項目，開展大規模的沙地生態治理和產業化扶貧。

[1] 郭元朝, 郭堯. 全面實施治沙造林種草工程加快渾善達克沙地植被恢復進程[J]. 內蒙古草業, 2010, 3: 36－39.

[2] 錫林郭勒盟農村能源區劃課題組. 錫林郭勒盟農村能源區域規劃[R]. 錫林郭勒, 1989-09.

[3] 馬金昌, 馬廣生, 白成江, 等. 沙地小生物經濟圈營造與應用[J]. 內蒙古林業2005, (5): 19－20.

2016-03-25

郭堯(1981—)，男，大專，主要從事能源開發管理及研究、草地生態治理方面的研究。ippguoyao@126.com