農業光伏作為「光伏+」的一種重要應用在中國以及世界其它地區都在探索和嘗試。德國Fraunhofer ISE研究認為,光伏設施能為土豆和棉花增產40%。最初,人們從農業大棚想到,既然光伏能發電,為什麼不能作為農業大棚的一種替代形式呢?包括協鑫、中利騰暉、信義、昌盛日電等眾多企業都建有「光伏+農業」的應用項目。
圖1. 蒲城縣昌盛100MW農業光伏項目
廣義上來說,農業光伏的概念可以延伸到所有在植被上方建有光伏頂棚的設計,因此農業光伏的光伏頂棚下方可以種蔬菜、水果、喜陰植物如菌菇、藥材、花卉,甚至可以用來在沙漠中恢復植被。隆基在庫布齊的雙面雙玻項目就是一個很好的「光伏+」應用,很多期企業和農業研究院也在研究不同透光率組件對農作物的影響,探索最佳的「光伏+農業模式」。
TestPV根據多年對「光伏+」的跟蹤和分析認為,熱帶地區農業光伏對於農業和光伏的經濟效益有更大的價值。
通常認為,在農業設施上方建設光伏設施具有以下好處:
- 為喜陰植物提供可計算的光照;
- 減少土地的水分蒸發,保持水分;
- 為工作人員遮陽擋雨,改善工作環境;
- 為農場增加發電收益;
- 為農場提供電力;
圖2. 中利騰暉農業光伏大棚項目
由於農業設施上方的光伏設施不可避免地會對農業的光輻照量產生影響,設施本身對農業機械操作會有一定的影響,因此農業光伏的植物選型會比較謹慎。而且,農業大棚的溫溼環境和分解氨可能對光伏組件性能不利,因此農業光伏通常用雙玻組件,並且要求通過嚴苛的耐氨氣測試。
儘管農業光伏有不少局限之處,但TestPV研究人員認為:在熱帶地區,光伏設施能為農業帶來更多的好處和價值。
首先,熱帶地區光照強度可能遠遠超出作物需求。
熱帶地區通常都是低緯度地區,儘管受光時間不如高緯度地區,但光照強度遠遠強於高緯度地區。光照強度帶來的直接影響就是高溫,植物生長需要陽光,但很多植物在光照過強時葉子反而捲曲,避免接受更多的陽光,減少水分蒸發。光伏設施最直接的好處就是能夠降低光照強度,而熱帶地區的光伏設施更有可能起到「削峰」的作用,避免過強的陽光直射,相對溫帶地區,光伏可以利用更多的光輻照,同時農作物也可能會有更高的產量。
其次,降低地面溫度,減少水份流失
在熱帶,一年四季的溫度都很高。正如參加印度光伏展的人或許聽說,印度一年只有三個季節:Hot,Hotter,Hottest(熱、更熱、最熱)。而並非所有的熱帶地區都是沿海,印度、非洲、墨西哥等很多地區往往既熱又乾燥,水資源奇缺,農業普遍採用滴灌的方式。
在這些地區採用農業+光伏,不僅可以減少陽光對地面的照射強度,降低地表溫度,減少水分流失,減少滴灌用水,還可以利用光伏發電來為滴灌等提供電力。
第三,減輕自然災害對農業的損失
在熱帶很多地區每年都伴隨著颱風、熱帶風暴、暴雨等自然災害,對農作物的播種、生長、收穫過程必然帶來很大的損失。如果有農業+光伏設施,可以在很大程度上減輕災害的影響,為農作物帶來增產。而熱帶地區的暴風、大雨對於光伏組件表面的自清潔又是很有幫助的,農業+光伏在這一點上可以做到相得益彰。
第四,為工作人員提供更好的工作條件
不難想像,在熱帶地區的陽光下工作是一件痛苦的事情,不只是高溫,還有暴曬。很多人會想為什麼在亞熱帶的南方有那麼多人喜歡喝茶,在熱帶的南方很多人似乎「很懶」,在高溫+暴曬下,怎麼能要求人們日出而作、日落而息?
如果有了農業+光伏,光伏設施為工作人員提供蔭涼的意義遠大於在亞熱帶和溫帶地區,農業人員會有更多的時間、精力、體力用於農業勞作,這將大大提高人員的工作效率和勞動成果。如果此時再有一場暴雨降低氣溫,勞動者是不是可以聽著雨聲而悠閒地工作呢?
第五,更高效地利用有限的土地面積
在中國的南方如廣東、海南,在南部如越南、印度、馬來西亞,不僅人口眾多,山地也多,可利用的耕地面積就有限,電力缺口大、電力成本高,發展可再生能源的土地資源也少,這種情況下,將農業與光伏結合,應該能更高效地發掘土地資源的利用率,讓土地產生更大的經濟價值。這對於其它缺乏土地資源的地區如印尼、新加坡也是很有意義的。
總之,我們認為,在熱帶地區開發農業+光伏,比其它地區更利於農作物的生長和收穫,也更有社會意義和經濟價值。在南亞如印度、泰國,中國南方、越南、馬來西亞、中美洲、非洲,農業+光伏有廣闊的應用前景。如果當地政府能制定有效的推動措施,對於雙玻雙面組件的推廣應用將是極大的誘惑。未來雙面雙玻組件,不僅如晶科在南美光伏展所言是地面電站的首選,也會在熱帶地區的農業領域,還有之前本號分析的水面漂浮電站領域都有廣闊的應用前景。