光伏與農業結合的相關研究綜述

王嘉鵬

（龍源西藏新能源有限公司，西藏自治區 拉薩 850000）

引言

光伏農業是近年來發展的一種新的產業模式。它在農業設施中安裝光伏太陽設備，采用農業方式，將光伏產業與農業相結合。通過光伏技術與農業技術相結合，改變傳統的農業發展模式，促進農業附加值的提高，全面降低了能源消耗，提高了經濟效益。由此可見光伏農業的前景非常廣闊，提高單位農業耕地的總體產值，實現了農業資源利用的最大化。利用光伏發電模式，促進了現代化農業的發展。

一、關于現代光伏農業的簡述

光伏農業是將光伏產品與農業種植技術相結合的新型生產方式，利用現代方法將太陽能轉化為電能，并利用于農業生產系統。其目標是提升生態農業環境，生產環保無污染的農產品。整個生產過程使用現代技術，符合綠色生態農業的發展規律。光伏農業有較高的生態效益和可持續發展能力，同時它也是休閑農業和有機農業的重要組成。將光伏發電應用于農業種植以及水利灌溉過程中，同時也促進光伏產業的健康發展。2000 以后光伏農業開始發展，以光伏大棚光伏電站為主的農業項目陸續建成，出現了施工光伏農業產業園。隨著光伏技術的應用，技術人員對光伏農業提出了新定義。稱它為是一種“半工業”的綠色發展形態；因為它解決了農業生產中的能源問題，同時還將產生過剩的能源進行組合。以農業光伏網為核心，應用光伏發電加工農業產品。

二、關于光伏農業產業特點及優勢分析

利用光伏農業產業技術，可有效提高土地利用效率。由于光伏設備不會占用耕地和改變土壤環境。實現了光伏技術與農業的有效組合，提高了耕地利用率，增加了農業經濟效益。另外，通常光伏農業產業初期投資較大，并對后續管理要求較高。與傳統農業相比，其初期要投入大量資金。同時只配備足夠的專業管理人員才能實現光伏農業生產的價值。最后，該產業模式適合現代化的管理和運營，由于前期投資增加了農業生產的經營壓力，并且農業生產也向機械化、規模化方向、集約化模式轉型，以發揮現代農業技術的優勢。并且光伏農業基礎設施的使用壽命比較長，通常達25 年以上。從長遠來看，降低農業生產成本，提高了效益經濟。因此，應用光伏農業的優勢非常明顯。如棚內發電、棚下種植的生產模式，推進了農業現代化發展。實現了工農業以及各種先進技術的有機融合，提高了農業發展水平和生產價值。

三、光伏技術在農業上的應用

（一）光伏技術在農業灌溉中的應用

光伏技術與農業的結合，首先出現在灌溉領域。我國光伏技術在農業灌溉的應用還是比較早的。由于西北地區干旱少雨，而太陽能資源比較豐富。符合光伏取水需求，因此提出了利用光伏取水的技術應用可行性。并很快實現了節能、環保以及促進地區經濟發展的目，同時也保障農業生產的需要。許多專家對光伏灌溉進行了技術經濟分析，明確要結合應用領域和產品，考查其實施的經濟性。此外，光伏灌溉不僅滿足了農業用水需求，還能對灌溉系統進行智能化管理。雖然對光伏灌溉的實施還存在爭論，但在干旱、能源匱乏以及其發展依賴農業的地區，利用光伏灌溉技術，還是有效地減少了能源短缺的現狀，促進了農業生產。

（二）光伏技術在溫室系統中的具體應用

人口增長和城市化進程的推進，對食物的需求量不斷增加，而糧食產量依賴于先進農業技術的應用，比如農業生產中溫室系統 。農業溫室生產成本主要自于控制溫度所消耗的能源。而利用光伏技術，可為溫室生產提供可持續的能源。技術專家對不同類的光伏技術，在溫室系統中的應用進行了相關的經濟分析，其中以CIGS 光伏技術的回收期短，碳排放量最少，對環境的影響較小。光伏板可增加進入溫室的光量。半透明光伏板在溫室中的使用，在陽光充足時對光伏組件遮陽，溫室溫度從3℃降低到1℃，對濕度無明顯影響。

（三）光伏技術在農業大棚的應用

“光伏農業大棚”是利用以光伏板，為農業大棚進行涂裝作業。由于光伏板是光伏效應的基本元件。在使用時結合植物光譜和吸收率，將太陽能光譜吸收擴展到植物，減少光能地反射。再通過能量轉化裝置將其轉化為直流電，再利用集電極轉化為交流電，并傳輸它給輸出系統，將電能儲存在電池備用。基于光伏農業大棚結構體系現狀，目前主要有3 種光伏發電應用。首先是“薄膜”光伏溫室。它采用鋼結構為支撐形勢，形成隱蔽框架單坡屋頂采光。該方法利用鋼筋混凝土形成大棚的“四邊”，周邊采用織帶網格設計。應用薄膜光伏組件，主要適用于大棚屋頂。通過收集太陽光譜，用作物生長供需能量以及設施的發電。該技術的總造價適中，是比較實用、經濟的光伏設計模式。其次是“房”式光伏溫室。在農業溫室南屋頂連接光伏組件、鋼架和附架。在原設計溫室內嵌入夾層玻璃。在北屋頂，采用鋼化玻璃，以形成“房”式光伏溫室。這種溫室有“薄膜”光伏溫室的功能，同時能夠應用現代控制技術，打造智慧溫室，提高了農業溫室智能化水平。實現了有機農業的一體化，但該技術唯一的缺點是成本過高，投資回收期比較長。最后是“重疊式”光伏農業溫室。該形式的溫室具有容量小的特點。在農用大棚屋頂采用薄膜材料，由鋁合金支架進行支撐，再安裝光伏組件。在棚頂產生發電效應。此農業溫室結構簡單成本低。但由于其裝機容量小，無法配備先進的控制設備。因此，溫室的光照、濕度等不能進行有效的調節，只能成為發電裝備使用。

四、提升光伏農業應用的發展戰略

（一）全面加強農業企業的組織管理，增強農業生產綜合實力

國家要積極引導新型農工企業，不斷完善其工作管理機制，加強光伏農業技術專業人員的培訓和服務導向，提高新型農業生產管理水平。建立健全相關技術服務管理制度，充分發揮農業技術服務、光伏售后等作用，引導和促進新型農業生產模式的發展和推廣。鼓勵廣大農民開展多種合作模式和機構，發展專業生產協會，積極推進農社、社聯生產合作模式改革，使個體向家庭農場形式轉變、家庭農場進入合作社。并對光伏農業生產進行統一的管理，逐步向規模化、標準化方向推進。合作社協會要積極引導和發展新型農合組織，全面開展地域合作、資金合作。推進光伏發電與農業生產應用的有效結合。為農業產業發展創造良好局面[1]。

（二）搭建農業綜合企業服務平臺

建議各地落實現代農業激勵措施，加大對新型光伏農業產業的支持力度，完善農業保險和災害分級保障機制。全面促進光伏農業生產模式的推廣和應用。降低蔬菜農副產品生產的風險。要依托各區域的資源優勢，制定科學的政策措施，整合周邊傳統農業生產范圍，積極打造國家地理標志光伏生態有機農場及相關品牌，鼓勵農民組織協會注冊商標，將有光伏機產品實行統一標識和包裝進行銷售，合力打造綠色品牌。通過光伏技術的應用，有效降低農業生產及運營成本，提高產品競爭力和市場知名度。要鼓勵地方建立科學的綜合服務平臺，圍繞光伏農企生產的需求，提供從生產到鎖住的完整服務。還要以光伏農業生態園為基礎，建立優良有機農品種繁育基地，確保作物育種與育苗有效結合。要積極發展農民專業合作社，提供設備、農資集采、收購、技術咨詢為一體的綜合服務。成立農產品銷售中心，不斷拓寬銷售渠道。形成高效、現代化的農產品生產規模。全面發揮光伏農業技術的優勢[2]。

（三）多管齊下促進新型農業模式的發展

各地區要根據情況，堅持規劃和解決農業土地利用的問題。以光伏發電與農業生產相結合為契機，做好現代化農業發展規劃、土地規劃以及農業用地規劃。建立規范的農業用地管理及生產機制，有效緩解新型農業發展的矛盾。全面降低農業生產成本，最大限度地提高土地使用效率。要更新光伏農業政策支持，解決技術應用等相關問題。建議出臺規模化應用政府補貼政策，繼續完善光伏技術扶持措施，轉變傳統的扶持模式，優化策略管理環節，提高相關扶持資金使用，促進現代化農業生產模式的發展。另外要加大力度培養本土技術人才，解決光伏技術的合理應用問題。各區地要深入開展農業光伏技術專業技能培訓，建立先進的輪崗培訓和相關進修制度，以全面提高當代農民的綜合素質，全面發展現代化農業的水平。從農業發展的角度評價，建議各地政府要加大資金投入，啟動專業定點農業學校的培訓，自主培養現代化農業種植專業人才。同時還要建立科學的激勵機制，注重對人才持續關注和培養，對從學校畢業而想發展新型農業的人才提供專項資多，并制定相關的獎勵政策[3]。

五、對光伏農業生產及應用的展望

光伏技術在農業上的應用，解決農業生產中能源需求問題。農業生產與光伏技術的互補，促進了光伏發電技術與農業生產的“共生”，優化了傳統的產業結構，提高土地資源的利用率。從目前的技術應用內容來看，光伏技術在農業生產的應用，包涵了農業生產的各個環節。而光伏技術農業的應用更著眼于其廣闊前景。因此光伏技術在農業生產模式中的應用，必須要立足于未來農業生產發展趨勢，如光伏在智慧農業的應用。同時農業與光伏的互補性，以前產生的協同效應，要選擇不同地區及作物進行研究，以推動光伏技術與農業生產的更好的共生融合。因此，產業共生將是光伏農業發展的必須方向[4]。

六、對目前光伏農業產業發展的相關建議

光伏農業產業模式的形成，是未來農業發展的方向，其能有效促進和提高農業經濟效益，加快現代化農業產業的發展。但目前的光伏農業生產模式受到諸多因素制約，需要用科學標準加以糾正。同時還要在國家層面，能源部門以及相關科研機構給予足夠支持。政府應設立光伏農業發展專項資金，積極引入制度化、規范化管理制度。以制度約束光伏農業產業的發展。通過政府的引導，在光伏農業產業建立中發揮作用。在光伏技術農業應用方面，要加強光伏技術與農業產業應用的研究，結合區域產業特點，深入了解當地農業優勢，組建研究團隊。創新光伏農業產業應用的方法，有效推動光伏農業的發展，奠定光伏農業行業和未來市場化需求的發展[5]。

結束語

綜上所述，本文闡述現代化光伏農業的發展以及該農業模式的優點。立足當前我國光伏農業發展的現狀，分析了主要的應用，要強化農業產業管理，不斷提升光伏農業整體實力，搭建好農業經營服務平臺，促進農業經濟良好運行。通過這種“光伏+農業”生產模式，為現代化的農業發展提供了新的方向。