光伏太阳能 农业发展的强心剂

夕月

农地光伏太阳能是近两年来刚刚兴起的将现代设施农业大棚、薄膜光伏太阳能发电和LED光照结合起来，既能运用农地直接低成本发电，也不影响大棚内农作物生长的一种新型农业设施。它开启了低碳农业发展的新模式，具有良好的生态效益和经济效益，前景十分广泛。

一边种菜一边发电可两全

2013年，日本公益财团法人KazusaDNA研究所开发出了即使设置在农地上也不会影响农作物生长的光伏电池基础技术。这种技术利用日光中波长较短的蓝绿光进行发电，而农作物生长所需的波长较长的光则可以顺利透过。该技术可用于塑料大棚等的薄膜状电池，最大限度地推动农地光伏发电的发展。

据悉，研究所开发的光伏电池板呈半透明。结构上是在玻璃之间夹上2种电极和电解液。电极表面附着的色素分子可吸收蓝色和绿色等波长为400纳米～600纳米（1纳米约等于十亿分之一米）的光，并进行发电。而红色等波长较长、植物生长所需的光可以穿过电池板。

KazusaDNA研究所在植物基因研究等方面成绩卓著。本次用于新电池的色素就是从植物中发现的。

普通光伏电池为了提高发电效率，一般利用所有波长的光进行发电。如果将普通光伏电池板设置在农地上，日光将无法透过并照射在农作物上，从而可能影响农作物收成。而KazusaDNA研究所开发的此项技术则对光线的波长进行了筛选，使农作物生长不受影响。

此外，如果该光伏电池使用玻璃材料也难以在农地上投入实用。为此，KazusaDNA研究所将与日本桐荫横滨大学携手，开发易于安装到塑料大棚上的薄膜状光伏能电池板。按计划，今后还将详细调查将该光伏电池安装在植物上方对其生长产生的影响。

农户等如果在销售农作物的同时还能出售电力的话则可以获得稳定的经营收入。由于日本农林水产省于2013年3月开始放宽限制，在农地上进行光伏发电成为了可能。因此，参加一边经营农业一边利用光伏发电获得售电收入的“光伏共享”计划的农户正在增加。如果新技术投入实用化，有望进一步推动“太阳能共享”的普及。

这个概念起初是2004年日本退休的农业机械工程师阿基拉·中岛具夫提出的。他研究生物学，并了解“光饱和点”的概念：太阳辐照水平增加，光合作用的速度也会加快，然而积累到一定程度后，即使照射在植物上的光的数量增加，也不会增加光合作用的速率。了解到过多的阳光并不能进一步促进植物的生长，阿基拉想到了一个主意，那就是把过剩的太阳光收集利用起来，让太阳能电池板系统与农业结合再合适不过了。他特别设计的结构获得了专利，看起来就像花园里的花藤架。

如今，在日本本州关东地区千叶县市原市的一片750平方米的菜园子里，你能看到田垄间立着一排排整齐的支架，上面有间隙地排列着铅灰色平板，那些就是太阳能电池板。在田间进行太阳能发电又不影响蔬菜生长的双赢模式——种菜又“种电”在日本变得越来越普遍。

富民兴农的创意之举

近两年，日本农民正面临严重的问题，比如农业收入减少、后继无人等。许多农民被迫找第二职业来维持生计。千叶县上总鹤舞发电厂太阳能共享项目负责人高泽真从阿基拉那儿学到了这个方式，发现这个方式能刺激日渐衰落的农业，并为农民增加收入，同时为日本的能源需求做贡献。他称这项技术是日本第一个利用这种机制的太阳能项目，是振兴农业的上策。

据日本媒体报道，高泽真在这片750平方米的农地里安装了348块太阳能电池板。它们被架在管子上面，离地3米高，每排之间间隔5米。为尽量多发电，电池板还可以随季节变化调整角度，比如冬夏，电池板面朝太阳角度分别可调整为40度、25度等。在太阳能板下面，高泽真的父亲已经种植了花生、山药、茄子、芋头等，他把这些蔬菜卖给了附近街道的邻里。

高泽真介绍，这套系统花了他1260万日元（约78万元人民币），平均每年能发近35000度的电。东京电力公司根据利用可再生能源发电的相关法律——《固定价格全量买进法》，和他定下20年合约，将以每度电42日元（约2.6元人民币）的价格买入。这样，他每年仅卖电就能挣约150万日元（约9.3万元人民币），而以前那块地只靠种菜一年仅收入约10万日元（约6200元人民币）。在乡村这么做，不但能生产清洁能源，还能刺激当地经济，高泽真希望这种方式能吸引年轻人回归田园。

此外，日本农民自己也在农田加装太阳能板发电，种菜同时兼卖太阳能，收入达到卖农作物的九倍。这是日本福岛核灾后力推再生能源供电给他们带来的“意外”收益。

据报道，日本政府规定东电（TEPCO）等电力公司必须以高价购买干净能源，泷泽家族在农地的超大雨篷安装太阳能板后，去年光靠贩售太阳能电力，就赚进170万日元（约人民币10.36万元）。51岁的泷泽诚是全职的机器销售员，但他78岁已退休的父亲大多数时间仍在田里工作。他说：“太阳能板支架长3米，虽然会使蔬菜减少30%日照，不致伤害作物成长。”

根据日本农业协同组合中央会，全国还有另68处农地获政府核准加装太阳能板。政府规定加装太阳能板的农民须维持农作生产。据报道，这种农地太阳能系统的安装范围相当于半个足球场，产生的电力足以供应10户家庭。

光伏农业成新主流

太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继I T、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。endprint

“光伏农业大棚”、“农业光伏产业园”、“光伏农业基地”等等一系列字眼在太阳能光伏发电的字典里显得有点活跃。中国的光伏市场在经过欧美双反洗礼后逐步开始复苏，产业回暖。2013年7月15日，《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（下称《意见》）颁布，被认为是对光伏产业的一剂强心剂，业界普遍认为将缓解中国光伏产业过度依赖国外市场的压力，同时将加速中国光伏本土市场的应用，给出了“2013年～2015年，年均新增光伏发电装机容量10吉瓦”，和“到2015年总装机容量达到35吉瓦以上”的目标。

《太阳能光伏产业“十二五”规划》已将太阳能光伏生态大棚电站的模式划为光伏建筑一体化示范项目，享受国家财政补贴，根据电费收入、作物利润等，多家国内太阳能光伏发电公司进军光伏大棚的公司给出的结论是6-8年收回成本。建设光伏农业示范园是现代光伏科技与农业生产的有机结合，在追求经济效益、社会效益与生态效益并举的基础上，达到农业经济可持续发展的目的，是符合当前国家和我省农业产业政策的。

日本是太阳能发电的强国，也是率先使用太阳能发电的亚洲国家，而且在农业方面的使用范围非常广，一般家庭都可以使用太阳能光伏装置发电。他们的做法是通过政府补贴，鼓励家庭购买家用的光伏发电装置。每个家庭通过光伏发电装置产生的剩余电量可以卖给政府或电力公司。这使日本的光伏发电量不断提高，也使日本的农业得到了复兴，能源利用率也大幅提升。这一点，对于中国来讲，具有许多可借鉴之处。

从长远来看，发展光伏农业对于我国的农业转型具有重要意义，而从短期来看，光伏农业从一定程度是解决目前光伏产业困境的有效措施。在国际光伏市场萎靡不振的情况下，国内大量光伏企业也陷入困境，产能过剩问题出现严峻形势。从根本上讲，国内光伏产业要打破危机，关键就在于能否逐渐实现自我转型，摆脱对出口的依赖，这就需要其深耕国内应用市场。相比于一般大型地面项目要求的荒山、荒坡等未利用地的条件限制，光伏农业更有发挥的优势。国内业内专家和学者表示，要走“农村包围城市”之路，光伏应用企业需要转型升级：加大产品在终端运用的研发力度，生产出在农业生产、农民生活中可广泛运用的光伏应用产品，以化解市场危机，因为广袤的农村地区有着巨大的市场潜力。

光伏产业是战略性新兴产业。发展光伏产业对调整能源结构、推进能源生产和消费方式变革、促进生态文明建设具有重要意义。环保与健康，始终是人类发展的关注点，光伏农业作为一个综合产物，也必将成为今后发展的大趋势。endprint