試論光伏發電與農業結合發展的模式

樊 月 楊元智

（延安農業投資建設（集團）有限公司，陜西 延安 716000）

引言

近些年來，伴隨國際油價不斷上漲，光伏能源自身重要性與全球發展戰略意義得以顯現，同時，作為一種清潔能源，光伏發電具有極為廣闊的市場前景與發展空間，其目前已成為能源科學主要發展方向。光伏發電與農業領域的結合，能夠為新能源與農業結構的調整與可持續健康發展打下堅實基礎，而作為一個農業大國，我國始終在采用高投入+高消耗的粗獷式方法維持經濟增長，這便促使如何在經濟轉型關鍵時期改變這種農業發展方式成為首要解決問題。

1.光伏發電技術

1.1 光伏發電技術原理

在光伏發電方面，太陽能電池板屬于關鍵部分，光伏發電就是在太陽能電池板的幫助下，從聚光到電能的完整轉換過程，光伏發電的時代可以追溯到19世紀40年代末，生物學家在研究實驗環節看到了光伏的效用，為太陽能電池板的出現奠定了理論基礎。太陽能電池板的原理如下：在陽光下，集成icPN結中的電子器件可能會消化吸收光，進入自由充電狀態，并在晶體中高速移動，由此產生的孔洞也會隨著核心緊密移動PN結，按照一定的標準，最終在PN結中自由積累，而光能在PN結中積累，這時，PN結之間可能存在電位差，充分發揮電源的作用。

1.2 光伏發電系統

光伏發電系統包括以下關鍵部分：(1)光伏太陽能電池板。(2) 蓄電裝備。(3) 控制面板。(4) 逆變電源。使用光伏太陽能電池板可以完成太陽能到電磁能的轉換，再利用逆變電源進行相關轉換，然后輸送給客戶。

2.光伏發電與農業結合原理

“光伏農業大棚”是基于當代蔬菜大棚設施與太陽能光伏發電緊密結合的新型農業設施，通過在蔬菜大棚上設置光伏發電設施，安裝在大棚上的太陽能電池板還具有紅外線感應阻隔功能，解決了傳統蔬菜大棚的隔熱升溫問題，在實現綠色農業的同時，提高作物種植的產量和效率。2019年我國光伏農業呈現爆發式增長，2019年7月，截至2020年12月，我國光伏農業大棚、漁光互補養殖、太陽能畜禽養殖大棚等新建項目已達900多個，截至2021年7月底，光伏農業總數量已達1400余個，農村市場成為我國光伏市場的新突破點。基于這樣的環境，我國光伏發電設施農業將進入發展的機遇期。

3.光伏農業發展出現的問題

光伏農業設施是現代農業與現代設施相結合的新事物，這種創新方式由于對象的控制權、義務和責任，在實驗和實施過程中并沒有很協調，不可避免地存在相關問題。政府部門、企業、農民的情況都存在一定的誤差，值得進一步探索和完善。

3.1 政府前期投資負擔大

以陜西省為例，對于光伏發電設施，地方政府農業部門要在前期補貼4700萬元，未來三年補貼1200萬元；在發電中后期，政府將對這種發電方式給予補貼，標準為每千瓦時0.7元，早期資本投資總額超過7100萬元。中后期，隨著發電量的進一步增加，政府補貼力度不斷加大，按照每年發電量800萬千瓦時計算，政府部門每年向太陽能發電公司的發電網絡支付費用，需要補貼450萬；當地太陽能企業估計6-8年就能收回成本，因此前幾年納稅不會太多。費用增加而收益少，勢必給政府部門造成很大的經濟負擔，政府部門的經費籌措建立了更高的要求。經濟發展水平低、地方財政收入一般的地區，建設光伏發電設施存在一定困難，這成為當前光伏農業發展的桎梏之一。

3.2 由于缺乏對農業的投入和重視，企業往往會出現經營不善

當地運營光伏設施的中節能是一家新能源企業，在農業方面并不擅長。雖然其成立了農業管理部、銷售部，可就目前的情況來說，陜西地方大棚種植農作物的關鍵是土豆、青稞、玉米等，土豆總面積較大，約420畝，占50%，青稞種植比例為約 25%，約200畝土地資源用于園林綠化、旅游觀光。此外，在調查期間，近17%的土地資源未被利用，其中土豆長周期短，近年多采收。通過調查和走訪了解到，公司于2021年種植玉米，現階段尚未采收，公司目前的農牧業收入基本來源于土豆，但由于公司成立時間短、速度快，尚未建立相對穩定的營銷渠道，土豆雖然在2014年初有賣，但銷量并不好。此外，當地農業機械化水平較低，設施農機發展也緩慢，設施種植機械和自動化水平較低。當地企業農牧業生產過程中的土層培育、種植、澆水、施肥、環境監測系統等工作大部分由人工完成，種植條件相對落后，生產率不高。農業機械配套設施水平不高，目前產品型號少，缺乏專用微型作業機，大棚內各種切割需要的作業機械設備較少，配套設施較少，企業對農業設施的資金投入明顯不足，只有大量專業化的農業設施才能提高糧食作物的生長水平，才能從根本上改善糧食作物產銷難問題。

3.3 農戶的權益難以保障，企業與農民之間利益聯結機制不緊密

在征地初期，農民的利益得不到保障，山東省政府通過承包土地為農民出租了500畝土地資源，每年1000畝地租，共30年，一次性付清5年。首先，與當地相比，每畝土地純收入約1500元，一畝地地租不高；其次，租期過長，增加了農民的風險，使他們基本缺乏土地資源，土地資源的歸屬將成為一個復雜的問題，直到合同期限屆滿，只有約 30% 的農戶對土地流轉合同感到滿意。很多人對目前農村土地流轉狀況不滿意，這從側面說明農戶正處于農村土地流轉過程中，國家利益得不到保障。農業產業經營以農業產業化經營方式為基礎，利用高新技術，將現代農業發展為高效農業；根據企業、農業合作機構和農民的利益，發展現代農業，連接企業、農民和銷售市場的全產業鏈，為企業和農民創造巨大的權益。但是，太陽能發電設施企業與農戶的權益并沒有緊密聯系，公司按勤勞天數（日結算）支付給農民，公司的農業、盈虧與農民無關，這是為了農民的生產主動性和相互合作，這在一定程度上限制了光伏農業的發展。

4.光伏發電的現狀

4.1 光伏發電系統設備生產狀況分析

如前所述，光伏太陽能電池板是太陽能發電系統中的關鍵部件，在這個階段，非常多的公司從事制造和銷售，放眼國際市場，光伏太陽能電池板年均總產值多年保持在4000MW以上，我國在該行業的市場占有率穩居世界前列。以尚德制造現狀為例，公司生產能力為327.0MW/年，居我國第一、世界第三，不難看出我國在光伏發電系統和機械設備生產方面的巨大優勢和發展潛力。我國在光伏發電年發電量水平上領先于車用光伏電池產業鏈。從以上信息可以看出，我國光伏發電系統的年發電水平有待提高。除了光伏太陽能充電電池，光伏控制器也是廠商關注的焦點，在全球范圍內，我國在一個產業的制造水平上不占優勢，落后于歐洲和日本等優秀地區和我國，此外，光伏控制器的技術創新和產品開發水平有待提高。

4.2 光伏發電系統在我國的應用

在中國，太陽能資源不僅種類豐富，而且分布廣泛，資源總量超過5000 MJ/（平方米年），因此，我國在光伏太陽能發電的發展上具有一定的先天優勢。在我國，光伏發電的利用主要集中在以下四個地區：(1)農村和邊遠地區；(2)通訊和工業生產；(3) 光伏太陽能產品；(4)光伏發電系統。近年來，我國先后完成了一批示范太陽能發電系統，例如600W太陽能抽水系統，輸出電壓為220VAC，日發電量為1.8kWh，日抽水量為30m2/(20m)。又如100kw并網太陽能供配電系統，輸出電壓為220VAC，日發電量為350kWh，太陽能發電產業鏈屬于政府部門推動的示范工程，其商業化應用還有很長的路要走。

5.光伏設施農業發展對策建議

5.1 完善市場機制，推動政府角色理念轉變

光伏設施農業初期投資較大，總占地面積較大，政府部門在引進設施方面發揮著至關重要的作用，政府部門應作為中介，提供太陽能發電企業與農民的聯系方式，向農民征集土地資源，向企業采購設備并給予一定的資金支持。這就需要政府部門轉變自身建設項目的核心理念，把建設項目作為促進當地社會經濟發展和農民增收的途徑，而不是盲目跟風、響應國家號召推進建設項目的思路。在承包土地時，總的目標是使農民的利潤最大化，同時，企業也沒有必要過分依賴國家補貼，補貼已經給地方政府財政局造成了明顯的壓力，補貼金額應在調控的同時，向不同方向分散補貼。發電和農業產銷補貼多管齊下，企業不僅要關注發電的經濟效益，更要提高農業的經濟效益，達到滿足市場需求的水平。

5.2 增強企業自主意識，開辟自身可持續發展道路

首先，由于發電技術創新的周期時間很慢，發電經濟效益提高，空間不大，從農業的角度來看，企業還沒有整合農產品的生產和銷售，因此，企業應根據大棚的周期性市場前景和自身標準，有效引進農業技術人才，整合供應鏈。開展大棚產業化專業批發。改變目前無目的、無方向的農產品種植，盡量使生產的農產品符合市場前景，滿足交易質量的要求。另外，在后續的光伏農業引進中，項目公司的選擇非常重要，項目公司不能只經營農業，也不能只生產光伏產品，必須同時具備太陽能發電和農業技術，或者項目公司由太陽能發電公司和農業龍頭企業共同創立。

5.3 完善產業鏈，促進信息透明，促使行業進入良性循環

詳細的全產業鏈對光伏農業的發展非常有幫助，政府部門可以將補貼從發電補貼轉移到適用領域產銷鏈的基礎建設，對光伏大棚農業技術進行強力推廣，同時協助企業打造營銷傳輸鏈，使太陽能發電企業的農產品及時接入各大商場，避免企業自身在市場開拓中不必要的探索。同時，確保農民在產業發展中具有主要影響力，讓農民能夠體驗到企業經營利潤提高的效果，而不是僅僅承擔生產階段只獲得該階段的報酬。

5.4 增強農戶權利意識，積極適應新型生產方式

農民在我國承包土地時應以村主任為權利中介，主動維護自己的正當權益，使我國的地租適當增加，減少土地使用權缺失的影響，盡可能減少征稅，減少農民的不良情緒。農民要積極參加新型生產工藝技術培訓，提高自覺性，全面掌握生產過程的各個環節，配合公司的獎勵制度，并確保靈活使用各種生產和制造專業知識。建立企業與農戶的緊密聯系，形成一定的農戶日常儲備，并開展相關學習培訓，使其達到設施日常維護的技術規范。強化農業全過程管理方式，借鑒國外專業管理體系和完善的管理經驗，以創新進取為核心理念，明確市場運行機制，形成簡化、分階段、我國設施農牧業封閉式發展管理，不斷完善其制度管理和運行機制。提高我國農業的社會經濟效益、環境效益和經濟效益，充分有效利用土地資源，降低經營成本，減少環境污染，配套設施齊全，確保農業穩步發展。

6.光伏發電技術發展前景展望

現階段，我國光伏企業的市場重點集中在歐美等發達國家和地區，為了改變這種狀況，目前我國出臺了多項光伏補貼政策，以促進中國市場的開放和發展，堅信在不久的將來，我國光伏企業解決產能過剩的現狀大有希望。我國已經明確指出了中北部地區分布式光伏發電系統的建設，并提到了城市建設一體化的核心理念，因此，未來我國光伏產業將重點發展分布式光伏發電。太陽能發電與工程建筑一體化的研究，可以預期，光伏行業已經從高端市場轉向中下游市場，這些制造太陽能照明設備和屋頂太陽能發電的企業將進入發展的突破口。光伏企業應將核心活力投入到更高端的技術開發、設計、科研和應用，如以下幾個層面：(1)并網光伏發電電路的網絡拓撲結構； (2)分布式系統光伏發電系統的機械能管理方法； (3)系統軟件的標識和實時監控系統的技術性。此外，安裝、維護等領域的一系列增值服務。從目前的銷售市場來看，晶硅太陽能電池板在行業內仍然很受歡迎，但很多企業已經慢慢將人力、物力等資源轉化為太陽能。薄膜太陽能電池板的研究。與晶體硅太陽能電池板相比，太陽能薄膜電池板對高溫、潮濕和寒冷的適應性更強。因此，它們常見于中下游的金屬幕墻。它們在成本水平上也具有優勢。生產階段消耗的電能沒有晶體硅太陽能電池板高1/2。我國幅員遼闊，有大量可用的太陽能資源。光伏太陽能發電的技術性不僅是一種新能源技術，而且在轉化率的層面上也在不斷提高。我堅信光伏產業未來的發展將有更美好的未來，為中國的現代農業和新能源開發技術以支撐，為健康發展態勢奠定堅實基礎。

結語

在農業日后發展過程中，光伏發電會成為我國新能源主要發展方向，通過將農業與光伏發電有機融合，能夠促使農業科技得到進一步提升，并為我國農業相關產業提供有力推動，而這也正是我國農業可持續健康發展以及現代化、集約化過程中的有力保障。