太陽能是迄今為止最為安全、可靠、清潔的天然能源,目前太陽能的最佳利用方式是利用光伏轉(zhuǎn)換效應(yīng),將照射到多晶硅電池上的太陽熱輻射能轉(zhuǎn)換成電能。光伏農(nóng)業(yè)是迅速發(fā)展的新興行業(yè),它是將太陽能光伏轉(zhuǎn)換發(fā)電應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動如種植、養(yǎng)殖、灌溉、病蟲害防治以及農(nóng)業(yè)機(jī)械動力提供等領(lǐng)域的一種新型農(nóng)業(yè)。
農(nóng)業(yè)光伏作為光伏與農(nóng)業(yè)兩種產(chǎn)業(yè)的深度結(jié)合,是對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)精華的傳承,同時利用現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料和先進(jìn)裝備等,實(shí)現(xiàn)了生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)模式集成與創(chuàng)新,為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。
光合原理支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展
根據(jù)光照強(qiáng)度與光合作用的關(guān)系,光照強(qiáng)度到達(dá)一定強(qiáng)度后,光合作用強(qiáng)度不再增加反而隨光照強(qiáng)度的增加而急劇下降,進(jìn)入休眠保護(hù)狀態(tài)。一般而言,在我國的一二類光照資源豐富區(qū)域,早晚陽光較弱,卻是植物光合作用較強(qiáng)的時候,而上午至下午光照較強(qiáng),植物處于保護(hù)狀態(tài),光合作用反而較弱。也就是說全天有近70~80%的陽光實(shí)際是過度富余的,對植物光合作用沒有幫助,這也就不難解釋為何較蔭涼附近的植物反而茂盛的緣由。
同樣,大棚種植實(shí)踐中,進(jìn)入大棚的陽光大約為投影面積的50%左右情形下,棚內(nèi)還需做遮陽調(diào)節(jié),以避免陽光過烈。
大量的陽光房、大棚種植的實(shí)踐也說明植物生長并非依靠太陽直射光,散射光更利于植物的生長。植物生長所需光照強(qiáng)度并不高,其光合作用的強(qiáng)度與適宜的環(huán)境溫度具有更大的關(guān)聯(lián)度。陽光房、大棚的構(gòu)造主要為人工制造,更適于植物生長的溫度和濕度環(huán)境。
上述理論為進(jìn)行農(nóng)業(yè)光伏提供了有力的支持。
農(nóng)業(yè)光伏采用在一般大田作物上方架設(shè)跟蹤式光伏電池組件,進(jìn)行太陽能發(fā)電,下部空間仍保留原有的種植狀態(tài)。光伏電池組件水平投影遮擋系數(shù)控制在20~35%的范圍內(nèi),采用跟蹤系統(tǒng),利于光照較強(qiáng)時提供更多的遮陽比例,為下部空間農(nóng)作物生長提供合理的光照強(qiáng)度。
為保證各區(qū)域植物接受的陽光均勻,光伏組件的安裝不能過大集中安裝,雖然總體滿布率滿足要求,但局部區(qū)域終年不見陽光,這就歪曲了農(nóng)業(yè)光伏的設(shè)計本意。
經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn),采用組件寬度1米,空隙寬度1.5米~2米的間隔布局,對下部農(nóng)作物的光照基本沒有構(gòu)成任何實(shí)質(zhì)性影響。在溫度較高、日照過強(qiáng)的地區(qū),該類系統(tǒng)的運(yùn)行更有助植物生長,提高土地原有畝產(chǎn)量。
諸多特征助推跨界應(yīng)用
目前農(nóng)業(yè)光伏的幾個特征:
新興科技產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)+光伏發(fā)電,且光伏運(yùn)行過程中能夠滿足農(nóng)業(yè)對光照的適時需求。
一體化產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)與光伏存在充分的結(jié)合,農(nóng)業(yè)種植(養(yǎng)殖)+光伏發(fā)電。
多重效益。發(fā)電、農(nóng)業(yè)、生態(tài)改善多功能并舉。
節(jié)約土地。立體使用土地,成本較低。
跨界應(yīng)用,資本運(yùn)營。新產(chǎn)業(yè),不再是僅僅以農(nóng)民為主體的運(yùn)營,而是加入了大量工商企業(yè)家群體與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、智能控制技術(shù)、新能源、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)多學(xué)科、多領(lǐng)域的高度融合。資本市場化運(yùn)營,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化,大量工商業(yè)資本投入,大量工商業(yè)人才轉(zhuǎn)型進(jìn)入。
雖然農(nóng)業(yè)光伏的理論基于大田作物的生產(chǎn)機(jī)理,但已經(jīng)具備綜合性、多學(xué)科、跨領(lǐng)域的特征,需要更為廣泛的研究、實(shí)踐和推廣。我國城市的高度集中,高密度建筑,已經(jīng)很難為光伏發(fā)電這種優(yōu)質(zhì)的清潔能源、分布式能源提供落腳之處,但廣闊的城郊接合部、蔬菜基地、養(yǎng)殖基地、荒灘水面為這樣一種能源提供了可能。
實(shí)踐引導(dǎo)健康生態(tài)農(nóng)業(yè)
農(nóng)業(yè)光伏目前發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域還是基于農(nóng)業(yè)大棚較多。
封閉式光伏種植大棚、半封閉式、光伏養(yǎng)殖大棚、漁光互補(bǔ)電站和光伏電站生態(tài)養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)與光伏的結(jié)合項(xiàng)目是目前常見的項(xiàng)目,已經(jīng)在國內(nèi)許多項(xiàng)目上實(shí)施,并取得較好應(yīng)用成果。
陜西蒲城隆基生態(tài)光伏新能源有限公司投資的40MW項(xiàng)目,選用樂葉牌單晶組件生態(tài)光伏電站,采用可調(diào)傾角支架體系,冬季電站下部凈空超過1.5米,夏季為2.3米,適于一般農(nóng)業(yè)、蔬菜、牧業(yè),以可調(diào)傾角模式運(yùn)行。目前種植小麥、玉米、蔬菜、中草藥、梨樹、核桃、花椒果樹等。
第二代固定可調(diào)傾角支架系統(tǒng),采用單晶組件單列組件或雙列排布,對地面陽光遮擋小,滿布率大約在30%,可實(shí)現(xiàn)春秋季一年3~4次傾角調(diào)節(jié),可增加發(fā)電量3~5%。下部空間統(tǒng)一,凈空高度2.5~3米,適合于農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕種。
第三代農(nóng)業(yè)光伏開始邁向智能化方向發(fā)展,完全采用跟蹤系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)陽光的適時需求調(diào)整,已在多個項(xiàng)目中應(yīng)用。西安隆基公司投資位于西藏昌都的智能大棚發(fā)電系統(tǒng),隆基清潔能源投資的位于陜西三原縣的跟蹤式斜單軸系統(tǒng),下部空間均超過3米,可以進(jìn)行廣泛的農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)和種植。浙江同景投資的位于衢州江山的農(nóng)業(yè)光伏,下面可種植水稻。
互補(bǔ)型農(nóng)業(yè)體系是方向
新城鎮(zhèn)化的發(fā)展和我國農(nóng)村土地政策的深化改革,導(dǎo)致農(nóng)村大量富余勞動力的出現(xiàn),大中城市已經(jīng)難以消納這些富余勞動力,必然滯留在農(nóng)村城鎮(zhèn),為新城鎮(zhèn)化發(fā)展提供了機(jī)遇。
工商業(yè)資本的圈地運(yùn)動,必然導(dǎo)致大量失地農(nóng)民,只有進(jìn)入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè),成為產(chǎn)業(yè)工人,反過來推動城鎮(zhèn)化的建設(shè),消納富余勞動力,增加內(nèi)需,提振經(jīng)濟(jì)。因此,我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化也勢在必行。
基本農(nóng)田作為我國農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)資源短期內(nèi)難以在政策法律層面有重大改變,而低效土地上的農(nóng)業(yè)項(xiàng)目也因?yàn)橥顿Y收益較差難以獲得工商業(yè)資本的青睞,互補(bǔ)型農(nóng)業(yè)體系在未來一段時間內(nèi)將是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與工業(yè)化的最佳結(jié)合點(diǎn)——農(nóng)業(yè)光伏成為目前的主要方向。
作為一個新生事物,我國的特殊情形決定了農(nóng)業(yè)光伏具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。農(nóng)業(yè)光伏作為一個政策導(dǎo)向,將大大推動城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展,成為新的動力,是我國“三農(nóng)”問題深化改革的重要試驗(yàn)田。
責(zé)任編輯: 李穎