民以食為天，作為中國三大支柱產業之一的農業，已然成為社會的“穩定器”、“壓艙石”，在國民生活乃至國家發展中起著舉足輕重的作用。中國是世界公認的農業大國，農業在社會穩定與國家發展中扮演著關鍵角色[1] 。但是，目前中國農業生產發展過度依賴傳統化石能源，這就大大增加了化石能源等不可再生能源的消耗，也對環境造成了污染，并且增加了農業生產的成本，降低了經濟效益。面臨著增產、增收、提高經濟效益的生產需求，同時又面臨化石燃料的短缺，這促使中國農業發展進一步創新與轉型[2] 。

　　近年來，“光伏+”產業發展迅速。在耕地“非農化”、“非糧化”的政策輻射下，可用于光伏發電的土地越來越少，所以將光伏發電與農業生產相結合，實現 “一地多用”就顯得尤為重要。本研究主要探究“光伏+農業”的新型生產模式，包括“光伏+種植業”、“光伏+畜禽業”以及“光伏+漁業”3種結合形式。分析了各結合形式的研究現狀和面臨的問題，并對光伏農業發展趨勢進行了合理展望，以期為未來光伏農業的發展提供參考。

　　1 光伏農業的業態

　　1.1 光伏+種植業 “光伏+種植業”的主要模式有“光伏+設施園藝”、 “光伏+大田種植”和“光伏+食用菌”。“光伏+設施園藝”是將光伏發電與溫室種植相結合，在滿足溫室內花卉、蔬菜等種植作物正常生長光照的情況下，在棚頂安裝太陽能光伏板，利用太陽光能發電，滿足溫室內電能需求[7] ，充分利用大棚控光、控溫和防病蟲害的優勢，更加高效的生產出品質優良的產品。“光伏+大田種植”則是有效避免了耕地“非農化”、“非糧化”的問題，實現一地多用，產生的電能可用于大田種植領域灌溉、配套設施、大田種植物聯網設備以及農業機械的供電等。“光伏+食用菌”是光伏發電與食用菌工廠化栽培結合起來，實現了棚內種菇、棚頂發電的新型生態高效生產方式。

　　(1)“光伏日光溫室”。 “光伏日光溫室”目前采用的主要模式有支架式與平鋪式兩種。“支架式光伏日光溫室”(如圖3所示)通常將光伏板安裝在日光溫室北側6 m高度處。這樣可以減少光伏板對溫室內作物的“遮蔭”影響，也可通過增大日光溫室南北跨度來進一步降低其不良影響。“平鋪式光伏日光溫室”(如圖4所示)是將光伏設備鋪設在日光溫室頂部，確保滿足溫室內作物光合作用需求的同時，盡量增大太陽能板的鋪設面積。此鋪設方式對太陽能板透光率有一定的要求，一般要求控制在 30%左右。

　　(2)“光伏塑料大棚”。 “光伏塑料大棚”用棚頂作為載體安裝太陽能組件，不占用地面空間，節省土地資源，“光伏塑料大棚”要求光伏裝置安裝在大棚棚頂以上 2 m 左右的位置[10] ，且多數位于大棚頂部北側，其內部圖和布置示意圖如圖5所示。“光伏塑料大棚”主要有以下幾種組合方式：連棟農光結合光伏發電系統、雙膜雙網棚與光伏結合發電系統、中小拱棚與光伏結合發電系統等[11-12] 。

　　1.1.2“光伏+大田種植”光伏與農業結合的生產模式快速發展，為避免對耕地資源的不合理占用，國家有關部門出臺規定，禁止光伏項目占用基本耕地與農田。因此，要想在農田中應用光伏發電，只有將光伏項目與大田種植相結合。“光伏+大田種植”的生產方式又叫 “敞開式光伏設施”，較為適合種植低矮或藤生作物，如瓜類、茶樹、紅薯、油牡丹等(種植效果如圖 7 所示)。為確保光伏板下作物能獲取充足的太陽輻射，要求板與地面距離不小于2.5 m，并根據種植作物對光照的喜好不同適當改變板與板之間的間距。此方式光伏組件布置較方便，所產生的電能可用于大田種植領域灌溉、配套設施、大田種植物聯網設備以及農業機械的供電等[16- 18] 。2011 年，中國首套“太陽能提水抗旱澆麥系統”在河南省方城縣成功運行，旱期利用太陽能清潔能源產生的電能進行抗旱灌溉農田，非旱期可將多余電量并入國家電網，這一系統很好的解決了電網沒有覆蓋地區的農田灌溉問題[19-21] 。

　　1.2“光伏+畜禽業” “光伏+畜禽業”又叫畜光互補，畜光互補是將光伏發電與畜禽產業相結合，主要形式包括在畜禽舍屋頂安裝光伏板、光伏與屋面養殖設施結合、光伏與露天散養結合3種形式。圖9為光伏發電與畜禽養殖結合的舉例。 “在畜禽舍屋頂安裝光伏板形式”是將傳統的畜禽養殖大棚改裝成有一定承重能力的鋼架結構新型養殖棚，并在棚頂安裝太陽能光伏板，上面是光伏發電，下面是畜禽養殖。棚頂的光伏板可在夏季遮擋陽光，為棚內畜禽創造舒適的內部環境，光伏發電產生的電能可以用于舍內環境調控的電力來源。光伏產業與畜禽養殖優勢互補，實現資源相互利用，也稱為“上光下養”。“光伏與屋面養殖設施結合形式”是在普通農房房頂安裝太陽能板，板下用于養殖家禽，對空間進行充分利用，具有很好的借鑒意義[28] 。“光伏與露天散養結合形式”是在露天場地安裝太陽能板，板下種植牧草，在為牛、羊等畜禽提供充足的食料的同時，也為畜禽提供 “蔭涼”，避免過度暴曬，造成灼傷，此結合形式要求太陽能板高度大于3 m，以免被畜禽損壞[29-31] 。

　　1.3 光伏+漁業中國有著豐富的水產養殖產業，但存在的問題是養殖水域面積過大，造成水域空間嚴重浪費[32] 。“光伏+ 漁業”是將光伏發電與水產養殖相結合，被稱為漁光互補，包括“工廠化水產養殖車間頂部安裝光伏板”、“光伏與水產溫室結合”、“光伏與水域養殖結合”3種形式。

　　2 光伏農業的研究現狀及存在的問題

　　2.1“光伏+種植業”研究現狀及存在的問題由于光伏板與溫室內作物在同一空間存在“競爭” 光源問題，所以光伏溫室設施的設計與建造面臨的難題最多[38] 。光伏溫室的主要建造方式是在大棚頂部安裝太陽能光伏板，光伏板有著不同的透光度，其板面角度可以調節，通過調節太陽能板就可以創造出適宜不同植物生長光照強度的溫室環境，有著良好的經濟效益。王藝等[39] 研究表明，在光伏發電與溫室大棚結合的案例中，當光伏板覆蓋率低于20%時，溫室大棚內有效光輻射較無遮擋有所降低，但并未對植物的光合作用與生長產生影響，甚至還有促進作用。當光伏板覆蓋率大于30%時，溫室大棚內有效光源逐漸不能滿足植株的正常光合作用，光合作用開始受到抑制。當光伏板覆蓋率大于50%時，棚內植株光合作用會受到明顯抑制。當其覆蓋率大于70%時，植株可接收到的光照已寥寥無幾，無法滿足棚內植株的正常生長。根據這一理論知識，在設計光伏溫室時，要明確溫室大棚建造的主要目的：是優先發展農業還是優先發展光伏發電[40-41] 。優先發展農業，棚頂光伏板覆蓋率就不能高于 30%;優先發展光伏發電，光伏板覆蓋率高于50%時其發電效率才能提高，獲取收益[42] 。劉正義[43] 研究表明，重點發展光伏發電，以農業為輔的經濟效益要明顯高于重農輔電。在溫室大棚內光照不足的情況下，可以通過局部人工補光來彌補，將棚頂光伏發電產生的電能直接用于棚內的補光;也可以種植不喜光作物，例如菇類、人參、蛇莓等，同樣具有很高的經濟價值。

　　2.2“光伏+畜禽業”研究現狀及存在的問題畜禽場大多設址在遠離城市、村莊以及居民點的地方，這些地方因為遠離居民區[46] ，現有電網系統尚未到達而太陽能光照資源較為豐富，這是限制畜禽發展的一個重要因素[47] 。光伏發電與畜禽養殖相結合就能充分解決這一問題，且光伏發電是清潔能源與可再生能源。光伏發電與畜禽養殖結合的方式要根據畜禽養殖場的實際情況并結合畜禽的種類而定，如果是奶牛、綿羊這種大型圍欄散養動物，適合做地面光伏發電。而雞、鴨這種籠養或室內養殖的則適合在屋頂鋪設光伏板進行發電[48-49] 。畜光互補不僅提供清潔能源，還可與生態養殖相結合，創造更好的經濟效益、生態效益與社會效益。但也存在畜禽損壞光伏裝置的問題，給設備維護檢修造成一定的困擾。

　　2.3“光伏+漁業”研究現狀及存在的問題漁光互補產業在國外研究已相對比較成熟，尤其在日本，擁有一套完整的產業鏈。而中國漁光互補產業起步相對較晚，直到2015年才相繼設計實施小型水面光伏電站項目。2016年國家能源局實施“光伏領跑者”基地規劃，將兩淮地區采煤沉陷區規劃建設3.2 GW 的水面光伏電站，引導漁光互補產業的發展[50] 。

　　3“光伏+農業”發展趨勢

　　“光伏+農業”作為一種新興的農業形式，為現代農業指明了一條綠色發展道路，是一個聯合光伏發電與農業生產的全新產業模式[57-58] 。光伏能源是推動農業發展的新能源，對促進中國傳統農業向綠色、健康、高效的新時代農業轉型有著非常重要的作用。將環保、可再生的光伏發電與綠色健康的農產品相結合，使得光伏農業在未來發展中大有可為[59] 。

　　3.1“光伏+種植業”發展趨勢隨著生活水平的提升，人們對食品的健康與環保越來越重視，無公害蔬菜在國內需求量高，市場前景寬闊。由于無公害蔬菜在農藥與化肥等方面有著嚴格的把控，導致其抗逆性一般較弱，所以需要在光伏溫室大棚中通過利用光伏發電產生的電能進行人工環境控制，創造適宜蔬菜生長的環境，且種植蔬菜種類也在逐步擴展[60] 。

　　3.2“光伏+畜禽業”發展趨勢現階段，中國畜禽養殖更偏向于散養，尤其是畜牧業。未來的目標是將畜禽業與光伏發電相結合，發展產業化、規模化與可持續現代化的畜禽養殖模式。在地面鋪設太陽能板，太陽能板下方種植牧草，而光伏發電產生的電能可用于處理畜禽糞污，經過處理的糞污又可用作牧草的肥料，具有很高的經濟效益。

　　3.3“光伏+漁業”發展趨勢 “光伏+漁業”跨界整合的優勢明顯，其未來發展方向必定是生產規模化、技術專業化、管理智能化。通過對水上水下的集中、科學管理，有效解決養殖系統養殖污水的處理問題，同時借助光伏電站建設養殖系統智能監控系統，方便管理;另外，光伏發電并網的收益可用于魚塘的日常維護，推動魚塘養殖規模化、專業化、智能化發展[61] 。

　　4 小結

　　光伏發電與農業生產相結合是一種全新的生產模式，在鄉村振興的大背景下，可以通過這一新模式帶動農業產業轉型，提高農民收入。本研究通過對“光伏+ 農業”產業模式的探討，分析了“光伏+種植業”、“光伏+畜禽業”、“光伏+漁業”3種模式的業態、研究現狀及存在的問題，可以得出光伏發電與農業相結合的可行性與必要性，將光伏發電與農業生產相結合，輔助以科學的管理方式，光伏農業的發展前景廣闊。

　　參考文獻

　　[1] 農業農村部網站.農業農村部部署推進糧食生產全程機械化[EB/ OL].http://www.gov.cn/xinwen/2021-03/12/content_5592628.htm.2 021-03-12.

　　[2] 李坤. 企業主導型光伏農業發展研究[D]. 楊凌:西北農林科技大學,2018.

　　《淺談“光伏+農業”產業的發展模式》來源：《中國農學通報》，作者：湯俊超1,2 ，吳宜文1 ，張 姚1,2 ，曹慶穗1 ，吳照學2 ，夏禮如1 ，鮑恩財1