新型薄膜式光伏農業大棚在廣西壯族自治區應用的可行性研究

佟建波

(廣西玉林農業學校，玉林 537000)

0 引言

新時代下，農業技術也迎來了新的發展機遇，農業向機械化、規模化和智能化發展已成為必然趨勢[1]。將光伏發電技術與現代農業進行有機融合，不但能促進農業清潔化生產，還可以極大促進我國現代農業的進一步升級，輻射上游產業發展，促進農民增收，助力貧困地區農民脫貧致富。

目前，光伏發電技術的應用范圍廣泛，主要包括光伏農業大棚、光伏養殖、牧光互補、漁光互補、光伏廢水凈化等領域[2]。其中，光伏農業大棚與物聯網技術的有機結合符合國家發展新時代農業的要求，基于此，本文介紹了一種適于在廣西壯族自治區應用的“新型薄膜式光伏農業大棚”，即將農業大棚、薄膜光伏組件及物聯網技術進行有機結合，并對該形式的應用可行性進行了分析。

1 光伏農業大棚類型的選取

結合廣西壯族自治區的實際情況，光伏農業大棚類型主要包括薄膜式、房間式及疊加式[3]3種。

薄膜式光伏農業大棚是在農業大棚頂上鋪滿半透光的薄膜光伏組件，可有選擇性地使大部分紅外光和近紅外光透射進大棚內，有利于菌類植物的培養；也可以合理搭配植物補光燈，種植一些喜陰農作物或花卉。房間式光伏農業大棚的構造類似于透明的玻璃房，一般是在農業大棚頂部安裝晶體硅光伏組件，但由于安裝此類光伏組件后會使棚內出現部分陰影，且陰影位置會隨著陽光位置的變化而變化，導致棚內農作物吸收的光照不同。但此種模式有利于實現生態農業一體化，且安裝光伏組件后大棚外觀具有一定的觀賞性，可促進當地的旅游業發展。疊加式光伏農業大棚一般是在棚頂架設晶體硅光伏組件，但由于整個農業大棚是由塑料薄膜材料包覆而成，結構簡單，因此無法與物聯網連接，不符合智慧農業的發展方向。

綜合分析后，本文以薄膜式光伏農業大棚為例進行分析，并將其與物聯網技術相結合。薄膜光伏組件敷設于農業大棚的頂部，利用光伏發電的電力為負載供電；而物聯網技術能夠時刻監測大棚內的作物生長環境。此種搭配不僅充分利用了農作物種植的土地資源，而且還可以利用物聯網技術及時改善和調節大棚內的溫濕度、光照等生物生長條件，實現農作物的反季節生長，進一步滿足農作物的全年供應需求[4]。

2 可行性分析

本文從技術、政策、地理位置、光伏農業發展平臺、當前光伏農業大棚發展典型案例幾方面對新型薄膜式光伏農業大棚在廣西壯族自治區應用的可行性進行分析。

2.1 技術的大力支持

薄膜光伏組件具有光譜響應范圍寬、厚度薄、光電轉換效率較高的特點，可極大提高農業大棚的太陽光透過率[5]。新型薄膜式光伏農業大棚在保證薄膜式光伏農業大棚原有的透光、保溫、供電等特點的基礎上，實現了與物聯網技術的結合[6]，可對光伏發電系統的發電數據進行采集和監控，及時準確地把握光伏發電情況；利用水肥一體化智能管控系統及時將農業大棚中土壤、空氣的溫濕度及光照條件等數據上傳至智能管控系統的服務器，通過計算機分析系統來分析實時數據，并制訂符合農業大棚內農作物所需要的微量元素比例及施肥時間點等方案，根據所種植物的生長需要自動調節棚內設備、設施的工作狀態，最大限度地為農作物生長提供適宜的生長環境；通過對農作物培養結果進行分析，可及時優化農作物生長過程中的溫濕度，提高或降低LED補光設備的工作時間，加大或減少噴水供給設備的工作時長，促進農業大棚內農作物合理化生長，從而可以更加科學化地實現農作物增收。

2.2 政策的大力支持

2.2.1 綠色農業發展政策的支持

2019年11月18日，農業農村部辦公廳印發了《農業綠色發展先行先試支撐體系建設管理辦法(試行)》[7]，指出“安排相對集中的種植區域或規模養殖場，開展綠色生產技術聯合攻關，形成與當地資源環境承載力相適應的種養技術模式”，同時“將遙感、物聯網、大數據等現代信息技術與農業綠色發展結合，對農作物生長發育、畜禽養殖和漁業生產，以及對土壤、水等環境質量狀況的影響進行長期跟蹤監測和分析。加快數字農業建設，推進農業生產過程全程精細化管理，提升農業發展信息化水平、智能化水平，為農業綠色發展的理論研究和實踐創新積累數據支撐”。

2020年1月2日發布的《中共中央 國務院關于抓好“三農”領域重點工作確保如期實現全面小康的意見》中指出[8]，“依托現有資源建設農業農村大數據中心，加快物聯網、大數據、區塊鏈、人工智能、第5代移動通信網絡、智慧氣象等現代信息技術在農業領域的應用”。

同時，廣西壯族自治區人民政府在2020年的工作報告中指出[9]，“2020年推進現代農業示范區增點、擴面、提質，建成自治區級核心示范區300個、縣級示范區600個。積極培育新經濟、新業態，促進數字經濟、平臺經濟、創意經濟、流量經濟發展，推動人工智能、物聯網、大數據、區塊鏈等技術創新和產業應用”。

國家層面和自治區層面政策的大力支持必將進一步拉動廣西壯族自治區的農業現代化進程，并且綠色生態農業、智慧農業可為自治區的農業生產提供可視化管理、精準化種植和智能化決策，促進該地區農業的進一步增產、增收。

2.2.2 光伏政策的支持

2016年，國家發展和改革委員會、國務院扶貧辦、國家能源局、國家開發銀行、中國農業發展銀行聯合發布的《關于實施光伏發電扶貧工作的意見》(發改能源[2016]621號)中指出，“在光照資源條件較好的地區因地制宜開展光伏扶貧，既符合精準扶貧、精準脫貧戰略，又符合國家清潔低碳能源發展戰略；既有利于擴大光伏發電市場，又有利于促進貧困人口穩收增收”。廣西壯族自治區人民政府于2018年8月9日第2次修正了于2011年5月1日起施行的《廣西壯族自治區氣候資源開發利用和保護管理辦法》[10]，其中第15條指出，“鼓勵開發利用太陽能發電，太陽能供熱、采暖和制冷，太陽能熱水工程等太陽能利用系統”。

積極將光伏發電技術應用于廣西壯族自治區的農業大棚種植領域，發展現代化的觀光農業模式，并結合自治區具有少數民族特色的文化旅游和具有地域特色的農產品，有助于形成優勢產業集中區，助力西部地區脫貧攻堅工作，可有力推動廣西壯族自治區各地的經濟發展轉型；利用光伏農業大棚種植果蔬花卉，有助于引導自治區內、外游客健康綠色生活，促進自治區的農業可持續發展。

2.3 地理位置優勢明顯

廣西壯族自治區位于我國西部，屬于亞熱帶季風氣候，冬季時間較短，年均日照時數達1540.4 h，年總太陽輻射量為3682.2～5642.8 MJ/m2，太陽能總儲量為1.03×1015MJ，具有較大的太陽能開發利用空間。

2.4 光伏農業發展平臺多

據不完全統計，截至2019年年初，廣西壯族自治區已有農業合作社58690家，工商登記的合作社成員數達到了634530人。在農業發展智能化模式的趨勢下，自治區的農業合作社將成為新型薄膜式光伏農業大棚發展的奠基石，推動當地農業逐步形成高產、科學、低碳、綠色生態的發展模式。

2019年中國-東盟博覽會上，全球參展企業達2780家，廣西壯族自治區參展的特色農產品獨具特色。在中國-東盟博覽會等這種國際性平臺上對當地的農產品進行宣傳與推廣，有助于打響當地農產品的知名度，拉動當地農業的發展，而在智慧農業、綠色生態農業的發展趨勢下，將農業生產與光伏發電有機結合，逐步將自治區打造成現代化的智慧農業產業聚集地，有助于推動自治區區域經濟的發展，助力脫貧攻堅工作，形成具有一定特色和示范性的自治區。

2.5 當前光伏農業大棚發展的典型案例

近些年，廣西壯族自治區的光伏農業項目發展迅速，比如，賀州與中國科學院“霞光工程”合作的“光伏新能源立體農業產業化”項目、廣西農墾國有明陽農場140 MWp農業光伏大棚項目、位于博白林場的投資5億元的60 MWp光伏農業科技大棚、國家開發銀行廣西分行與廣西玉柴新能源有限公司共同推進的“桂平農光互補”項目等相繼建成。在廣西壯族自治區2019年第一批自治區層面統籌推進的重大項目建設實施方案的續建任務中，光伏項目包括博白林場60 MWp農業光伏大棚項目及柳江縣巖沖現代循環農業示范區一期(核心示范區)項目均已列入竣工投產項目。上述光伏項目充分證明了光伏農業大棚在廣西壯族自治區的應用得到了政府層面的高度重視，尤其是“光伏新能源立體農業產業化”項目，其在保持蔬菜大棚原有特色的基礎上，充分發揮了薄膜光伏組件的發電優勢與物聯網的技術優勢，有效控制了大棚內作物的生產周期，提升了作物產量。

今后，隨著薄膜光伏發電技術的逐步成熟[11]，結合農業大棚內農產品的生長特性，將適合農產品成長的太陽光波段透過光伏組件供給棚內農產品進行光合作用，其他的太陽光波段則用于發電，實現薄膜式光伏農業大棚“農業”和“發電”雙豐收。這一形式具有廣闊的發展前景，農業產業化逐步從“傳統農業”邁向“新時代農業”。

3 結論

在新時代的農業發展模式下，將農業大棚與光伏發電技術及物聯網技術相結合有助于農業向機械化、規模化和智能化發展。本文從技術、政策、地理位置、光伏農業發展平臺、光伏農業大棚發展典型案例幾方面對新型薄膜式光伏農業大棚在廣西壯族自治區應用的可行性進行了分析。該形式集成了薄膜光伏發電及水肥一體化智能管控等生產環節的物聯網技術，實現了農業的環保、高效、智能化生產，實現了經濟效益和生態效益雙豐收，符合我國對智慧農業、綠色農業的發展政策。