農光互補模式的理論邏輯與實踐探索
來源：中國能源新聞網 時間：2026-07-22 20:05
秦紹軍
在全球能源轉型與“雙碳”目標的雙重驅動下，可再生能源產業(yè)正經歷從規(guī)模擴張向質量效益提升的關鍵轉型。光伏發(fā)電作為技術最為成熟、應用最為廣泛的可再生能源形式之一，其開發(fā)模式已由傳統地面集中式電站，逐步演進為“光伏+多元場景”的融合式發(fā)展路徑。農光互補——即“上層光伏發(fā)電、下層農業(yè)種植”的立體土地利用模式，正成為破解光伏項目用地需求與耕地保護矛盾、助推鄉(xiāng)村產業(yè)振興的重要實踐方向。
截至2025年底，我國光伏累計并網裝機容量已達12億千瓦，新增及累計裝機規(guī)模持續(xù)位居全球首位。然而，裝機容量的迅猛增長亦使土地資源日趨緊張。如何在有限的土地空間內實現能源生產與農業(yè)生產的協同共進，已成為兼具理論價值與現實緊迫性的重要議題?！肮夥?果園”項目的探索實踐，為深入理解農光互補模式的內在機理與運行邏輯提供了有益觀察窗口。
資源競爭轉向生態(tài)補償協同
農光互補的理論起點，源于對土地資源雙重利用效率的追問。1982年，Goetzberger首次提出太陽能轉化與作物種植共存的設想。此后四十余年間，這一構想從實驗室走向田間，從零星試點發(fā)展為規(guī)模化實踐，但其核心理論命題始終未變：光伏設施與農作物之間究竟是競爭關系還是協同關系？
傳統觀點傾向于將二者視為競爭關系，認為光伏板遮擋陽光必然削弱作物光合作用并導致減產。然而，這一線性思維忽略了作物光生態(tài)特性的多樣性以及光伏系統參數的可調性。事實上，不同作物對光照的需求存在顯著差異：獼猴桃的光飽和點僅為680-920，正午強光下易出現光抑制；而桃樹的光飽和點高達1500-1800，對光照的需求極為苛刻。這意味著，對于喜陰或半陰生作物而言，適度遮陰不僅不是損害，反而可能是優(yōu)化。
從生態(tài)學視角看，光伏板創(chuàng)造了一種新的“人工林冠層”效應，改變地表能量平衡與水分循環(huán)，形成與露天環(huán)境迥異的微氣候。研究表明，光伏板可使田間日均氣溫降低3-4℃，土壤水分蒸發(fā)減少30%以上。這種微環(huán)境的變化，對于易受高溫日灼侵害的獼猴桃、梨樹等果樹而言，恰恰提供了緩解侵害的生態(tài)服務。換言之，光伏設施在占用光資源的同時，也提供了溫度調節(jié)、水分保持、病害阻隔等生態(tài)補償功能。農光互補的理論可行性，正在于這種“資源占用”與“生態(tài)補償”之間的動態(tài)平衡。
國內外融合實踐的演進與經驗
理論的成立需經實踐的檢驗。通過梳理國內外農光互補的典型實踐案例，可以清晰地看到一條從“被動適應”到“主動設計”演進的脈絡。
獼猴桃的“避雨革命”。獼猴桃潰瘍病是困擾產業(yè)發(fā)展的核心瓶頸，露天種植發(fā)病率可達60%。安徽廬江“光伏+獼猴桃”試驗發(fā)現，光伏板相當于一個“天然避雨棚”，有效阻斷了雨水飛濺傳播病菌的路徑，使?jié)儾“l(fā)生率趨近于零。同時，光伏遮陰使夏季田間氣溫降低3-5℃，日灼果率從12%降至3%以下。定植后第5年進入盛產期，年均畝產達1500斤，可溶性固形物含量達18-20°Brix。該案例表明，光伏設施的功能價值遠不止于發(fā)電——其在病害防控、氣候調節(jié)等方面的“正外部性”，可能遠超其對光照的“負外部性”。
梨園的“防雹網替代”。比利時弗拉芒大區(qū)梨園農光互補試驗提供了另一維度的啟示。當地梨產業(yè)長期依賴防雹網保護果實。研究團隊以40%透明度的半透明光伏組件替代傳統防雹網，實現了“防災+發(fā)電+農業(yè)生產”三重效益。首年運行結果顯示，光伏板下梨園產量較對照減產16.4%，但果實品質指標無顯著差異，土地等效比（LER）達1.44。該數據表明，即便作物產量有所下降，土地的綜合產出效率仍顯著高于單一利用模式。光伏組件對防雹網、避雨棚、遮陽網等的“功能替代”效應，為農光互補的經濟可行性提供了新的解釋框架。
茶園的“光質優(yōu)化”。湖南長沙的茶光互補研究則揭示了光伏遮陰對作物生理的深層影響。茶樹喜漫射光、忌強光直射。光伏茶園的光合有效輻射較露天降低30%以上，但茶樹的光量子效率較露天提高24%，對弱光的利用能力增強，板間冠層秋茶產量提升高達41.68%。這一發(fā)現顛覆了“遮陰必然減產”的簡單認知——在某些作物上，適度遮陰不僅不抑制生長，反而通過改善光質、優(yōu)化光能利用效率而實現增產。
上述案例的共同啟示在于：光伏與農業(yè)的關系并非簡單的“零和博弈”，而是可以通過參數優(yōu)化實現“正和共贏”。其關鍵在于尋求“最優(yōu)遮陰閾值”——該閾值因作物種類、氣候條件和光伏配置而異，需基于作物光合生理特性進行精準設計。
作物導向的精準適配與風險管控
傳統種植模式長期面臨潰瘍病頻發(fā)、日灼損失嚴重、生產成本持續(xù)上升等突出問題?！肮夥?果園”項目建成后，光伏設施在實現清潔電力供給的同時，亦為破解上述農業(yè)瓶頸提供了切實可行的新路徑。
分樹種的精準適配?；诠麡涞墓夂咸匦苑治觯J猴桃適配采光率65%-70%——其光補償點低，在弱光下具有更高的光能利用效率；梨樹適配采光率70%-75%——喜光但耐輕度弱光。柑橘適配采光率60%-65%——喜漫射光，忌強光暴曬；桃樹則要求采光率不低于75%——作為強陽性樹種，對光照的容錯率極低。這種“一樹一策”的精準適配，體現了從“一刀切”思維向“基于生理特性定制化設計”的方法論轉變。
多重效益的疊加效應。在農業(yè)層面，光伏遮陰可使獼猴桃穩(wěn)產率提升至90%，日灼果率由12%降至3%以下；梨樹花芽受凍率由18%降至5%以下。在經濟層面，光伏板替代避雨棚可節(jié)省每畝1—1.5萬元建設成本，“免套袋栽培”減少50%以上的人工與材料費用。更為關鍵的是，光伏項目為廢棄果園和低產果園的盤活提供了契機——調研顯示，項目區(qū)48.6%的樣點處于虧損或無經濟效益狀態(tài)，光伏的介入使這些地塊有望轉化為穩(wěn)定收益的資產。
風險的可控性。任何技術創(chuàng)新均伴隨風險?！肮夥?果園”項目的系統評估表明，光伏對果園的主要風險集中于光照不足導致的減產、施工期對果樹的機械損傷及局部高濕誘發(fā)的次生病害。然而，上述風險均可通過技術手段有效管控：采光率偏差可通過組件清潔和角度調整予以糾正；機械損傷可通過劃定保護區(qū)、選用低接地壓設備加以規(guī)避；高濕環(huán)境可通過保障支架間距≥6m、預留通風廊道進行調控。因此，風險的存在不構成項目不可行的理由，關鍵在于是否具備成熟的防控體系。
理論貢獻與實踐推廣價值
“光伏+果園”項目的理論價值，主要體現在以下三個層面。
其一，豐富了農光互補的作物譜系。現有農光互補研究多聚焦于糧食作物（小麥、水稻）和常規(guī)經濟作物（茶葉、蔬菜）?！肮夥?果園”項目將研究對象拓展至多年生果樹，系統分析了獼猴桃、梨、柑橘等木本經濟作物在光伏遮陰下的生理響應，填補了“光伏+果樹”領域的理論空白。
其二，提出了“生態(tài)補償”的分析框架。傳統研究多從“光照競爭”的單維度評估光伏對農業(yè)的影響，容易得出“遮陰必然減產”的片面結論?！肮夥?果園”項目揭示了光伏設施的多重生態(tài)功能——避雨防病、降溫防日灼、保墑抗旱、防風防霜——這些“生態(tài)補償”效應在一定程度上抵消了光照減少的負面影響，為農光互補的綜合效益評價提供了更完整的理論視角。
其三，驗證了“精準適配”的設計理念。“光伏+果園”項目的核心方法論創(chuàng)新在于，不再追求“一種光伏配置適配所有作物”，而是基于不同作物的光合生理特性，制定差異化的采光率標準、支架高度和種植模式。這種“作物導向”的設計思維，代表了農光互補從“粗放疊加”走向“精準融合”的范式升級。
從實踐層面看，“光伏+果園”項目模式為同類地區(qū)提供了可復制的經驗：一是“先示范、后推廣”的實施節(jié)奏，通過示范園區(qū)驗證技術參數的本地化適配效果；二是“政產學研用”的協同機制，聯合科研院所開展長期定位觀測，形成“技術驗證-數據積累-標準制定”的閉環(huán)；三是“光伏企業(yè)+合作社+農戶”的利益聯結模式，通過土地租金、務工薪酬、政策補貼構建多元收益體系。
農光互補的深層命題，關乎人與自然的關系重構。在土地資源日益緊缺、能源轉型迫在眉睫的今天，我們不能再以“非此即彼”的二分法看待能源生產與農業(yè)生產。光伏板下的果園，既是清潔電力的生產基地，亦是優(yōu)質果品的生長空間，二者并非相互排斥，而是可以在科學設計的框架下實現協同共生。當我們用系統的眼光而非孤立的視角看待光伏與農業(yè)的關系時，“板上發(fā)電、板下種果”不僅是一種技術可能，更是一種值得推廣的綠色發(fā)展模式。
（作者系嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司黨委委員、副總經理、工會主席）
責任編輯：于彤彤
