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“农光互补”助力乡村振兴分析和研究

许钧升 裴琦钰 刘浩
  
城市规划集
2022年12期
内蒙古师范大学生命科学学院

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摘 要:农光互补,充分利用光伏板下空间,引导农民种植喜阴作物,让单位面积的土地实现最大产出,实现板下经济。农光互补是一种农业生产新模式,光伏板不仅能够有效地吸收光热,也能为荒漠之中的各类经济作物的生长和生产提供有利条件。光伏产业建成后,也能发挥出它清洁能源的优势,助力生态稳定。通过利用光伏板下空间,种植农业作物,实现农民的增产增收,助力乡村振兴发展,同时亦能助力国家“碳达峰、碳中和”目标的实现。

关键词:农光互补,乡村振兴,生态稳定,助力

一、引言

近年来,我国在“碳达峰、碳中和”的背景下,大力发展可再生能源,推动了风电、光伏发电的飞速发展。同时,我国全面推进乡村振兴战略,加快农业农村现代化。如今,光伏技术不断进步,各乡村也亟待寻找一条产业之路。

与此同时,光伏产业扶贫是国务院扶贫办提出的十项精准扶贫工程之一,是经过国家认可的有效的产业扶贫方式,光伏发电和精准扶贫的相互结合结,使光伏产业的未来前景愈发广阔,一次投入、长期受益的模式,也有助于就地就近就业,提高农村青壮年的留住率,提高农户的收入水平。光伏发电对场地要求低,清洁无污染,无噪声,安全可靠,符合国家倡导的碳达峰碳中和的宣言,体现了绿色发展的新理念。

“农光互补”模式在此基础上应运而生,兼顾二者,既能推动“绿电”和当地生态的和谐发展;也能探索出新型的多级产业模式,实现空间和资源的多级利用。该模式能够充分利用光伏板下空间,种植农业作物,使作物增产增收,实现产业化,助力乡村振兴发展,同时助力国家“碳达峰、碳中和”目标的实现。“农光互补”模式,是实现乡村振兴的一条康庄大道。

因此,发展“农光互补”模式,既带动农村经济发展,振兴乡村的同时,也能进一步带动光伏产业模式的推广。

二、文献综述

太阳能,是一种取之不尽、用之不竭、使用经济的可再生能源,因此光伏产业是目前最有竞争力的新兴可再生能源产业之一,正在以大步向前的姿态飞速发展。

现如今,在我国提倡环保的态度及全球气候问题之下,国家开始大力推动可再生能源产业发展,先后发布各类文件和政策助力,光伏产业的未来十分可期。

自2013年以来,我国光伏发电市场份额呈现稳步提升的趋势。2013年,分布式光伏发电累计装机容量为3.1GW,到2021年,光伏发电装机突破3亿千瓦 ,达到3.06亿千瓦,光伏发电在2021年仅一年的时间内就新增5488万千瓦,占全国新增装机的31.1%,光伏发电装机占全国总发电装机容量的12.9%。

事实上,光伏产业建成后,对农业有诸多好处。首先太阳能十分清洁,不会对耕种地区造成生态破坏。且在干旱地区,或者光辐强烈的地区,光伏电板都可以起到很好的遮阳作用,阻挡部分紫外线的辐射,地表水分地蒸发速率能够减少,减缓土地的荒漠化,提高土壤的蓄水能力。光伏板的体积,也在一定程度上起到了阻挡作用,使得电站内风速降低,空气湿度,阻碍水分蒸发,进一步保留了土壤内的水分。光伏板的阴影,让面板下的植物多样性更高、株高更高、沉积物覆盖率更低,一些物种极其适应这种环境,光伏下的生长状态良好。

在一些特殊地区,例如在沙漠地区及无耕种价值的闲置土地地区,覆盖大面积的光伏板,能够有效降低地表风速,减缓风沙危害,在地区之间起到防风固沙的作用,而且也提高了土地的利用率。光伏产业建成后,后期的植被恢复后对于控制沙尘暴、防风固沙也具有积极的作用[1]。

鉴于此,本文以北方地区为样本区域,立足于当下的现实背景,来进行“农光互补”模式的分析和探讨。

三、研究分析与探讨

(一)研究背景

以内蒙古为例,光伏产业在其的发展十分迅猛,内蒙古已形成全产业链光伏竞争优势,发展已驶入快车道。先后在包头、鄂尔多斯、阿拉善、巴彦淖尔、乌兰察布签约千万千瓦项目。

内蒙古自治区,地域辽阔,地质地貌类型多样,矿产资源丰富。然而,内蒙古生态环境相对脆弱。对2008—2016年为样本进行分析,内蒙古的生态状况逐年退化,2008年到2016年均表现为生态赤字,且在2016年达到最低值。2此后开始略微好转,人均生态承载力开始保持在基本稳定状态,呈缓慢增加的趋势[2]。在这种情况下,土地之间的竞争十分激烈,大规模的种植和放牧,大规模建设光伏产业均存在着草场退化、土地荒漠化的弊端。然而,内蒙古农牧业的发展亦受到政府重视,“加快蒙中药材产业化发展,强化蒙中药材种植,提升蒙中药材品质。坚持举绿色旗、打特色牌、走品牌路,大力发展杂粮杂豆产业。坚持农牧结合、以牧为主,做优草原畜牧业,做强农区畜牧业,稳步提升畜牧业占第一产业的比重。”

(二)研究案例

如何在此基础上实现农牧业快速发展,并且实现可持续发展呢?“农光互补”模式,可以做到两者兼顾。

农光互补,即光伏发电和农业种植的耦合。具体的做法是将光伏设施提高到地面上方一定高度,并增加它们之间的间距,以避免对作物造成过度遮挡。农光互补项目一般种植喜阴经济农作物,常见的有菌菇、生菜和黄瓜等。[3]

内蒙古鄂尔多斯达拉特旗光伏产业地区,其计划建设光伏265万千瓦,2025年投产。与之相对的,是鄂尔多斯的地理位置,其地处干旱与半干旱过渡地带,北部有库布其沙漠,南部有毛乌素沙地,东部为丘陵沟壑区,西部为波状高原硬梁区。年降水量150~350毫米,年蒸发量2000~3000毫米。全市荒漠化土地面积7.89万平方公里,占国土总面积的90.8%;沙化土地总面积5.41万平方公里,占国土总面积的62.3%,是标准的草原荒漠生态地区。{4}

此地的“农光互补”模式,既在板下种植优质的牧草,紫花苜蓿、沙达旺等。它们的经济价值十分优秀,具有很高的蛋白质含量。又因为它们是豆科植物,也具有十分优秀的固氮能力,具备一定的生态价值。它们是喜阴植物,且根颈发达,生命力旺盛,适应性广,对土壤要求不严,除太粘重的土壤、极瘠薄的沙土及过酸或过碱的土壤外都能生长,因此极适用于大规模光伏产业的空地。

“农光互补”的模式,实现了土地的多级利用,推动多产业进行融合发展,扩大生产格局。光伏板的吸热效果和其提供的有利环境,也能为沙漠之中的部分经济作物的生长和生产提供有利条件。光伏产业建成后,也能发挥出前面所述的优势,助力生态稳定。

(三)探讨与分析

经过论文查找和走访调查,内蒙古地区的集中式光伏产业基地,多位于草原荒漠地区或者荒漠草原地区,土地利用率低,环境十分脆弱。同时,在各个旗县也零星分布有分布式光伏产业,多位于屋顶等农村居住区。

在这些地区,完全可以充分利用光伏板下空间,引导农民种植喜阴作物,让单位面积的土地实现最大产出,实现板下经济。农光互补是一种农业生产新模式,光伏板不仅能够有效地吸收光热,也能为荒漠之中的各类经济作物的生长和生产提供有利条件。光伏产业建成后,也能发挥出它清洁能源的优势,助力生态稳定。通过利用光伏板下空间,种植农业作物,实现农民的增产增收,助力乡村振兴发展,同时亦能助力国家“碳达峰、碳中和”目标的实现。

四、产业优势

光伏板下的农业发展,存在时间逆差。“农光互补”下的农作物种植,其在光伏板下的温度比林下种植的温度仍能低上2℃~5℃。利用这种环境逆差,完全可以做到时间逆差,淡季供应消费市场。同时可以做到多种作物相互协同发展,使作物品种丰富,质量优秀。

同时,可以联系大型企业,进行洽谈和合作,建立一定大小的规模,在进行统一的销售,制订相应的农光产业标准,充分利用品牌效应。完全可以做到供应超市、农场等稳定市场资源,获得丰厚的利润。同时,“农光互补”模式有相应的基础设施和产业基地,不用担心场地等一列问题,且有国家政策的扶持和帮助,可以保证项目的流转和正常运营。

五、研究结论和政策启示

以大型光伏产业基地为目标,以大片荒漠地区和农村地区为实验对象,对具体的光伏产业分布模式进行分类讨论。

1.对集散式的光伏产业,可以选择将光伏项目与大田种植相结合。北方大规模系统性的光伏产业多位于荒漠地区,“光伏+大田种植”的生产方式,即“敞开式光伏设施”较为适合和利用这些地区的土地资源,可以有效地避免耕地“非农化”、“非粮化”的问题。这种模式适合种植低矮或藤生作物,如瓜类、茶树、红薯、油牡丹等。

2.对屋顶分布式的光伏产业,可以尝试采用“光伏+大棚种植”的模式,这种模式,对食用菌等需要避光遮阴的植物的特性完美契合。同时,大棚内进行种植,也能规避一部分自然灾害,农作物对环境的要求因此降低,普适性更强。除了食用菌,类似矮化红枣这种地区特有的代表作物,也是很好的种植对象。

最后,“农光互补”项目,具有很强的普适性。截至目前,对于光伏产业的建造和生态之间的研究少之又少,对于光伏农业的发展仅仅停留在很少一部分地区,且发展呈现零碎化,无体系化,其市场处于“真空期”。与此同时,光伏产业的发展前景,是毋庸置疑的;而光伏产业的发展,也一定会带动农光互补产业的进步与发展。同时,农光互补结构的产业模式,能够很好的促进碳达峰碳中和目标的实现,带动农村振兴。“农光互补”模式,大有可为。

参考文献:

丁晓花,杨国华,卫宁波,马玉娟.宁夏地区光伏发电环境效益分析及建模(期刊)电力科技与环保.2015(04)

赵昕 马越峰.“省公顷”标准下内蒙古生态足迹动态分析及预测(期刊)内蒙古科技与经济.2022

李振蒙 娜荷雅 贾学文 王丽娜 段乐.全面筑牢生态防线 科学打造绿色鄂尔多斯(期刊)内蒙古林业.2022(03)

陈健 王玲俊. 光伏与农业结合的相关概念辨析(期刊)中国林业经济.2021(06)

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