光伏电站与农田共生的“板上发电板下耕种”模式探索

引言

在全球能源转型与“双碳”目标背景下，光伏农业作为“光伏+”模式的典型代表，通过将光伏发电与农业生产有机结合，实现了土地资源的立体化增值利用。中国光伏农业装机容量从 2011 年的不足 100MW 跃升至 2023 年的超 40GW，项目数量突破 400 个，覆盖种植、养殖、渔业等多个领域。然而，部分项目存在“重光伏轻农业”、土地撂荒等问题，暴露出技术标准缺失、产业协同不足等深层次矛盾。本文以典型案例为切入点，探讨“板上发电板下耕种”模式的运行逻辑与优化路径。

1. 光伏农业的复合利用模式

1.1 光伏+ 大田种植模式

该模式通过“敞开式光伏设施”实现土地分层利用，光伏板距地面高度不低于 2.5米，板间距根据作物需光特性动态调整。典型案例包括河南省方城县的“太阳能提水抗旱浇麦系统”，其利用光伏发电驱动灌溉设备，旱季保障农田用水，非旱季将余电并网，解决了偏远地区电网覆盖不足问题。此外，山东寿光的光伏蔬菜大棚项目通过支架式布局，将光伏板安装于温室北侧 6 米高处，减少遮荫影响，年均发电量达 160 万 kWh，同时满足大棚温控、照明等用电需求。

1.2 光伏+ 食用菌工厂化栽培

食用菌生产需避光遮阳，与光伏发电高度契合。浙江海宁市袁花镇长啸村农光互补基地采用“棚顶发电、棚内种菇”模式，安装 5MW 光伏组件，年均发电量 550 万 kWh，节约标煤1680 吨，减排二氧化碳4350 吨。该模式通过光伏板遮挡强光，降低棚内温度，减少人工遮阳成本，同时利用光伏发电驱动通风、温控设备，形成“零碳”生产闭环。

1.3 光伏 + 畜禽养殖模式

畜光互补通过在养殖棚顶安装光伏板，实现“上光下养”。例如，江苏某畜禽养殖场将传统钢架大棚改造为光伏棚，光伏板距地面3 米以上，既避免畜禽破坏设备，又通过遮荫降低夏季棚内温度，减少热应激对畜禽的影响。光伏发电优先满足养殖场用电需求，余电并网，形成“自发自用、余电上网”的收益模式。

1.4 渔光互补模式

“水上发电、水下养殖”的渔光互补模式在江苏、山东等地广泛应用。青岛博尚智渔的循环水养殖车间顶部安装光伏板，发电量用于车间设备供电，同时光伏板遮挡阳光，抑制藻类繁殖，改善水质。在深水区域，采用“水面漂浮式”光伏系统，通过浮筒固定光伏板，钢索连接岸基，实现“一地两用”。

2. 光伏农业的经济生态效益

2.1 土地利用效率提升

光伏农业通过立体化利用土地，使单位面积产值显著提高。以大唐海南万宁和山70MW 电站为例，项目将1200 亩沙化撂荒地改造为“农光互补”基地，光伏板下种植黄瓜、玉米等作物，年均发电量 1.2 亿 kWh，节约标煤 3.5 万吨，同时每亩土地年产值从近乎零提升至万元以上，实现了“撂荒地”到“丰收田”的转变。

2.2 农民增收渠道拓展

光伏农业为农民提供租金、工资、经营性收入三重收益。在楚雄州永仁县，村集体以低价承租光伏板下土地，发展蚕桑、中药材种植，企业以高于市场价收购农产品，形成“企业+ 合作社 + 农户”的利益联结机制。数据显示，当地农民通过土地流转和务工，年人均增收超 5000 元。

2.3 农业绿色转型推动

光伏板通过遮荫、降温、减少蒸发等作用，改善农田微气候。研究表明，光伏板覆盖率低于30% 时，温室大棚内有效光辐射虽有所降低，但并未抑制植物光合作用，反而通过调节光照强度，促进作物品质提升。此外，光伏农业减少了对传统能源的依赖，降低了农业生产碳排放，助力“双碳”目标实现。

3. 光伏农业发展的现实挑战

3.1 技术标准缺失

当前光伏农业缺乏统一的技术规范，导致项目质量参差不齐。例如，部分项目光伏板高度不足，影响作物生长；或板间距设计不合理，造成土地利用率低下。德国通过立法明确光伏农业的遮光比例、农作物产出等标准，而中国尚处于标准制定阶段，亟需建立覆盖设计、施工、运维的全链条标准体系。

3.2 产业协同不足

光伏企业与农业主体存在利益博弈。部分企业为追求发电效益，忽视农业产出，导致土地撂荒；而农业主体因缺乏光伏技术认知，难以参与项目运营。此外，光伏农业涉及光伏、农业、电力等多个领域，跨行业协作机制尚未形成。

3.3 生态保护压力

光伏电站建设可能改变地表形态，影响生物多样性。例如，桩基础固定式光伏系统需在水底打桩，可能破坏水生生态系统；而水面漂浮式系统若管理不当，易造成水体富营养化。因此，需在项目规划阶段开展生态影响评估，并采取生态修复措施。

4. 光伏农业的优化路径

4.1 完善技术标准体系

借鉴德国经验，制定光伏农业的遮光比例、板间距、作物适配性等标准。例如，规定光伏板覆盖率不得超过 30% ，优先发展喜阴作物；同时研发透光率可调的光伏材料，满足不同作物生长需求。

4.2 强化产业协同机制

建立“光伏企业 + 农业合作社 + 科研机构”的协同模式，明确各方权责。光伏企业负责电站建设与运维，农业合作社组织生产，科研机构提供技术指导。例如，安徽某光伏大棚项目通过引入分光玻璃技术，实现光能均匀分布，保障作物产量。

4.3 推动生态保护与修复

在项目选址阶段，优先利用荒山、荒坡等未利用地；在运营阶段，采用生态友好型技术，如水面漂浮式光伏系统搭配水生植物净化水质。此外，建立生态补偿机制，对因项目建设受损的生态系统进行修复。

结束语

“板上发电板下耕种”模式是光伏农业的核心实践，其通过土地立体利用，实现了能源、农业、生态的多重效益。然而，技术标准缺失、产业协同不足等问题制约了其规模化发展。未来，需以政策引导为支撑，以技术创新为驱动，以生态保护为底线，构建光伏农业的可持续发展体系，为乡村振兴与“双碳”目标实现提供新动能。

参考文献

[1] 李云虎 . 新能源光伏发电助力农业设施节能减排策略 [J]. 环境与生活 ,2025,(04):78-81.

[2] 陈祥, 吕星, 殷丽琼, 等. 云南地区光伏农业产业发展的SWOT 分析与发展建议[J]. 农业工程技术 ,2025,45(06):11-13.DOI:10.16815/j.cnki.11-5436/s.2025.06.002.

[3] 董元钢 , 孙浩哲 , 程伟志 , 等 . 采用折叠光伏板的农光互补发电系统设计与优化 [J]. 电气时代 ,2025,(04):56-59.

[4] 肖云浩 . 农光互补光伏发电项目应用研究 [J]. 中国高新科技 ,2025,(03):77-80.DOI:10.13535/j.cnki.10-1507/n.2025.03.23.

[5] 朱 骞 . 新 型 电 力 系 统 下 农 光 互 补 产 业 前 景 展 望 [J]. 电 力 安 全 技术 ,2024,26(09):44-46.

姓名：齐卫东，1990.11，男，陕西省商洛市，硕士，工程师，结构工程设计与研究安徽，合肥，