传统农业与新能源融合催生绿色发展新模式

我国是农业生产大国，农业经济的发展水平直接影响着我国综合经济实力的发展水平，随着绿色低碳发展理念的不断深入人心，我国传统农业的绿色发展也逐渐受到社会各界的关注，通过新能源的融入应用也为当前农业的绿色发展指明了新的道路。新能源的应用是我国能源战略实施中的重要内容，在农业生产领域中，新能源的突出应用主要指的是光伏技术在种植业、林业、渔业等各传统农业中的应用，而且太阳能作为一种可再生能源，还具有绿色、清洁和安全等特点，在绿色农业的建设中有着较高的应用价值。基于此，文章就传统农业与新能源融合催生绿色发展新模式进行了研究分析，探讨了光伏技术在各传统农业中的应用价值，以期能够为现代绿色农业的建设发展提供科学的参考依据。

国家和社会的发展过程中最重要的就是保障粮食安全和能源安全，而在传统农业的发展过程中融入新能源技术不仅有利于社会一二三产业融合发展，更有利于培育农业新业态，这对实现乡村振兴也有着十分重要的现实意义。目前在绿色农业中常用的光伏技术主要是利用太阳能资源，在实际应用中也基本不会受到地域限制，在提高农业生产水平上发挥着重要的作用。

一、光伏技术概述

近日，我国先后发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》两份重磅文件，该文件的发布也体现了我国在推进绿色低碳转型的重视程度，不仅可以更好的促进我国社会的高质量发展，同时也再次彰显了大国担当。截至目前，全球已有130多个国家和地区提出了碳中和目标，越来越多的国家对绿色低碳和可持续发展提高了重视。能源是推动现代社会发展的主要动力，要想实现碳达峰碳中和目标就需要从能源领域着手，实现对多种能源的协同互补，就农业生产领域来说，新能源的融入也是推动能源革命开展的重要手段。

世界各国的现代化建设速度不断加快，日益严峻的能源紧缺问题已经严重影响着各国的可持续发展，因此当前各国对新能源的利用也逐渐提高了重视。目前来看，新能源包括水力发电、风能、生物质能和太阳能，其中太阳能的潜力最大，以此为基础发展起来的光伏发电技术在各行业领域都有着较高的应用价值，其具有的可再生、安全、可靠、环保等优势特点可以较好的替代传统能源。据统计2021年，世界范围内太阳能光伏组件的产量将达到40GW·h，其发电量也将达到274TW·h，但光伏发电总量只占全球发电总量的1%，在光伏发电技术发展趋势下，未来20年内太阳能发电将在全球大幅增长，发电占比将达到21%左右。

“光伏发电”一般来说是根据光伏特效应原理，依靠太阳能电池阵列、蓄电池组、控制器和逆变器等电子元件将太阳光能转换成电能的一种现代发电技术，整个系统中涉及的光伏技术是由新材料、新能源、光电技术与化学技术等融合而成的综合门类学科技术。近几年，光伏技术发展迅速，相关的光伏配套设备质量也不断提升，我国在传统农业的生产中对光伏技术的应用也逐渐提高了重视，比如我国学者面对西北部的环境恶化问题因地制宜的研究出了太阳能提水的灌溉系统，之后各地对太阳能的应用也逐渐扩大了应用范围，农光互补、渔光互补、林光互补等发电系统不断涌现，从而为现代农业的绿色发展奠定了良好的基础。

二、光伏发电技术在传统农业生产应用中的必要性

近年来，我国传统农业生产中暴露出的问题越来越多，包括生态环境恶化、种植效益下降等诸多问题，这些问题的存在都严重影响了农户的生产积极性，随着绿色食品发展趋势的加强，传统农业也需要加强改革升级，直面农业环境污染和农业资源不合理利用的问题；二是通过合理的开发来实现现代绿色农业的建设。就能源应用来看，新能源的使用有力促进了现代农业的绿色发展，在促进乡村振兴战略的实施上也有着重要的作用。尤其是光伏发电技术的应用，其在提高传统农业生产水平上更是发挥着重要作用。2018年，国家发布的《乡村振兴战略（2018-2022年）》就将光伏视为乡村振兴的重要抓手，地方政府也在积极出台相关政策，山东、江苏、山西等9省已将光伏写入了乡村振兴的战略规划中，可见光伏发电技术在乡村建设中应用的重要性。在传统农业的生产中，光伏发电技术最先涉及到的是光伏大棚的使用，即多晶硅光伏能源在农业大棚中的应用，实践证明这一大棚形式不仅可以进行果树种植，而且在发电上也有较高的效益。在满足自身用电的同时将富余电力输送到国家电网，环保性与经济效益都比较优秀，可以说，光伏发电技术已成为实现农业发展的核心环节和首要标准，推广和实施绿色农业已经成为实现国家发展和社会进步的关键举措。在项目的开展过程中，光伏技术的应用并不会受到地形条件的限制，甚至荒山、荒坡等未利用地都适应光伏项目的开发，因此将其应用传统的农业生产中也更具有价值，从而为我国的农业生产以及农业经济发展奠定了坚实的基础。

三、传统农业与新能源融合的具体发展模式

随着现代农业的绿色发展建设要求越来越高，新能源的融入也受到了各方的重点关注，越来越多光伏农业项目的发展也极大的推进了传统农业的转型升级，而且“光伏+农业”的发展模式有效的解决了取水灌溉机械动力所需要的供电问题，其占地面积也比较小，不需要与农业生产争夺土地资源，而且还可以将多出来的电卖给国家电网。在实际建设中，光伏电站的设计结合了农业种植、养殖等多个项目，不仅不会影响光伏发电项目的正常运行，同时还能够满足动物、植物的各项需求，这种农光互补的发展新模式较大的推动了现代农业的绿色生产水平。在目前的发展中，传统农业与新能源的融合主要体现在以下几种发展模式。

1、光伏+果蔬

光伏+果蔬指的是将棚顶光伏发电和棚下农业种植有机结合起来，主要就是种植一些喜阴的果蔬，其对阳光的要求并不高，加装的光伏可以充分的利用太阳能，一些需要进行光合作用的农作物也可以根据电池与叶绿素在吸收光谱上的互补性，从而实现了太阳能的高效利用。目前在农业生产中应用的大棚种类有封闭式连体连栋大棚、封闭式单体大棚、敞开式单体大棚等三种，不仅实现了一年四季瓜果蔬菜供应，而且在很多旅游区还能够以此发展采摘旅游业，真正实现为农民创收。目前光伏大棚在建设过程中也加强了与电子信息设备的融合应用，由光伏供电系统、监测模块、微机处理中心以及无线网络等组成的大棚自动化系统还能够实现大棚的远程监控，从而增强农业生产水平，减少农业生产压力。据统计，2020年我国蔬菜种植面积超过2100亿平米，若0.1%的蔬菜种植面积可以采用光伏项目，按照每平米200Wp，每瓦4元计算，对应市场容量可达43GW/1891亿元。

2、光伏+菌落

根据光伏发电要阳光、食用菌生长要遮光的原理，可以在光伏板下的空地可以种植一些食用菌，由于光伏项目一般规模较大，地下的空地规模比较客观，再加上食用菌大多喜阴潮湿的环境，因此种植食用菌最适合不过。在种植过程中，可以使用当地的作物秸秆、杂木、玉米梗等植物作为菌材，即使是废弃的菌包也可以制备成花卉基质、有机肥等，不会产生较大的资源浪费。比如可以种植大球盖菇，大球盖菇是国际菇类交易市场上的十大菇类之一，其富含蛋白质、多糖、矿物质、维生素与生物活性物质，氨基酸种类达17种，具有很高的营养价值，市场需求大，市场价值高。就目前的种植现状来看，大球盖菇种植技术比较容易掌握，很多种植户也比较青睐这一菌落的种植，经济效益也可观，据统计，按照每亩菌床产出2500公斤菌菇，以每公斤7元的收购价计算，产值可以达到一亩1.75万元，刨去人工、材料等成本，一亩地的纯利润大约为四五千元。

3、光伏+畜禽养殖

养殖业也是传统农业的重要组成部分，是农户们实现增收的重要渠道，在畜禽养殖中，首先需要明确的是光对于动物的意义，其对动物自身的行为和生理都有着较大的影响，很多牲畜的繁殖过程都会受到光照的影响。目前光伏发电技术在养殖业中的应用主要就是在圈养牧场的屋顶上安装光伏设备，以实现节约电费的目的，而且光伏阵列还能够改善土地状况，为散养奠定良好的基础。一方面可以提高养殖效益，据统计，2021年出栏猪牛羊禽对应的畜/禽养殖建筑面积约38-47亿平米，考虑5%渗透率、4元/Wp成本，则市场容量可达38-47GW/1508-1872亿元；另一方面还需要关注成批量铺设的光伏板在促进草类植物生上的作用，对改善农牧区的生态环境也有着重要的作用。

4、光伏+渔业（渔光互补）

鱼类养殖对阳光需求不大，水生植物在强光下也会出现光抑制，故太阳辐射存在大于池塘需求的情况，因此光伏+渔业（渔光互补）的发展就是利用鱼塘广阔的面积，在上面安装太阳能电池板来发电，光伏组件立体布置于水面上方，下面水产养殖，一地两用，在发电的同时也不会影响水产养殖，利润比单纯水产养殖大幅提高，光伏阵列还可以为养鱼提供良好的遮挡作用，较好地解决了发展新能源和大量占用地的矛盾，因此鱼塘可以安装分布式太阳能发电系统。据统计，我国淡水+海水养殖面积保持在700亿平米左右，按1%渗透率，40Wp/平米，4.5元/Wp计算，对应的市场容量可达28GW/1266亿元，未来具有较大潜力。

5、光伏+林业

光伏+林业就是在光伏设备下部空间种植一些耐阴作物，或者是建设一些弱光型、阴阳型花卉苗木光伏大棚，封闭式、敞开式光伏农业大棚，从而实现了阳光、土地资源的立体高效利用。调查表明，第八次全国森林资源清查未成林造林地面积650万公顷，若考虑其中的0.5%参与林光互补模式，则有望带来市场容量3.25亿平米/65GW/2600亿元。

6、光伏+药材

目前药材的人工培育种植也是传统农业的一大热点，部分喜阴中药材适合在阴冷潮湿的山区地方种植，通过光伏+药材的发展模式也可以为药材种植营造一个良好的环境。

7、光伏+生态

利用荒山荒坡、盐碱地、废弃煤矿区等闲置土地，开发生态光伏，建设光伏电站，可以实现环保、经济效益双丰收，同时还能使这些废弃土地慢慢恢复生物多样性。

8、光伏+水利

在传统农业生产中，光伏+水利主要涉及到的就是农田灌溉方面，灌溉领域作为光伏与农业生产最早结合的领域，发展到如今其技术已经相对成熟，利用光伏发电可以解决水力不足的问题，从而更好地满足农业生产中灌溉的需求。

四、发展趋势

1、重点推进光伏技术革新

目前我国在光伏技术的核心仍旧是光伏特效应，即在其运行中主要是依靠电子元件将太阳能转化为电能。在发电系统中，有关于电子元件的革新问题是针对太阳能电池的改造，但实际上在发电系统中还有众多不同的电子元件都会影响到光伏发电的效率，在这种情况下，必须要推进光伏技术的革新，相关技术人员要积极探索三代理想光伏电池以及光伏混合发电的新型模式，以便可以进一步提高能源运用效率，同时还能提高能源转换率。除此以外，在光伏发电技术的利用上还需要综合考虑不同的区域环境条件差异，革新能源输送方式，提高能源输送效率。

2、创新发展绿色能源模式

在光伏发电技术的应用过程中还需要关注其他新能源的混合使用，从而提高能源应用效果，目前各地以太阳能为主，以风能、热能、光热能等为辅助能源的混合光伏发电模式越来越重视，在绿色能源的建设中有着较高的应用价值。

3、建立光伏+农业逻辑体系

在传统农业与光伏发电技术结合应用的研究中大多还集中在农业的生产应用方面，随着现代农业的建设发展，光伏结合农业的发展模式也有了多样性的需求，因此还应该以技术、利用模式和体制机制创新为导向，积极鼓励具备条件的地区、部门和企业因地制宜地开展各类农村能源应用试点，以此更好的消除人民对新能源利用上存在的顾虑问题。通过示范项目的开展，相关部门以及技术人员还可以不断探索新的农业发展模式，结合当地的发展实际以及新能源的利用情况不断完善相关理论体系支撑，真正的建立起光伏+农业逻辑体系，从而为传统农业与新能源的融合发展奠定科学的理论依据。

4、加强农村能源社会化服务体系建设

在新能源的应用要求下，农村在能源服务体系的建设上也需要不断进行完善，以便可以为新能源的发展提供科学的制度支撑和保障，因此农业服务部门应该重视农村的新能源管理工作，并结合新能源的利用现状和农业生产实际形成一套可持续发展的技术服务体系，以适应城乡一体化能源供应体系建设及清洁能源发展的需要。除此以外还需要政府方面做好顶层设计，在实际工作中应该将农村能源服务体系与国家经济社会发展规划相协调，并予以一定的政策和制度保障，还应该加强与企业的联系，做好企业与农户的桥梁，利用龙头企业不断为传统工农业的发展提供动力。

5、鼓励科研单位与科研院所科研创新光伏农业技术

目前，可着重结合自主知识产权与光伏产业技术的实际发展，设置相应的农业产品认证标准与实际监测规范制度。同时，可对光伏农业产业发展的产品质量标准进行有效的约束，防止出现假冒伪劣产品进入到现代化的市场环境中，进而使得光伏农业发展朝着更加优质化、专业化、定量化的角度进行发展。

综上所述，新能源光伏发电技术发展迅速，在传统农业生产中的应用优势比较明显，通过与种植业、养殖业、渔业、林业等多个传统农业的融合应用可有效的推动传统农业的绿色建设，为农户的增收增效奠定了坚实的基础。随着相关技术的不断发展进步，光伏技术的应用力度也不断深入，在未来的研究中，相关技术人员在项目的研究开发过程中也需要结合农村地区的实际发展需要，并且重视对当地资源优势的高效利用，大力建设和发展农村经济，紧密结合生态环保与农业能源建设，光伏技术还需要协同市场、经济、规划乃至环境等方面来构建一个完善的理想化的光伏+农业模式，从而真正发挥农业生产大国优势，保障国家的粮食安全与能源安全。

（作者单位：274300山东省单县农业农村综合服务中心）