我国人多地少，耕地资源极其紧缺，光照资源极其丰富，农产品产量安全与能源安全均面临内忧外患严峻形势，发展农光互补项目，市场前景极其广阔。根据可再生能源署（IRENA）发布的《可再生能源装机容量数据2021》数据，2020年全球光伏新增装机127GW，相比2019年增长30.2%。截至2021年，我国光伏累计装机容量达3.06亿千瓦（相当于13.6万个三峡水电站），2013-2021年年均复合增速达41%。在所有光伏增长容量中，分布式光伏已经取代集中式光伏成为主力，而农业光伏也成为了分布式光伏的主要构成。据不完全统计，目前全世界的农光互补项目数量已超过2200个，我国光伏农业项目达400余个，已成为全球农光互补项目总计规模最大的国家。

一、农光互补的形态

农光互补也被称为农光一体化，是指在同一块土地上既进行光伏发电又进行农业生产的模式，并强调光伏发电与农业生产的相互影响、竞合关系与耦合共生关系。目前农光互补发展尚处于早期阶段，总体看主要有四种类型：光伏大田种植、光伏设施种植、渔光互补和牧光互补。

（一）光伏大田种植

1982年德国在能源发展与农业生产争地矛盾的讨论中，提出对太阳能发电装置进行改造，使土地在用于太阳能发电的同时用于作物种植。一般而言，小型农光系统可以看成露天生产系统或开放的设施农业系统，只是作物的日均光照有所减少。

光伏板遮阴减少蒸腾作用，作物生长气候需求减少。并且可以通过对作物的选择，或者光伏设施的自动化调整来协调农光关系，如选择耐阴作物或增加光伏板高度，改变排列方式，选择半透明光伏板只透射作物生长需要的光线等。尽管相比其他分布式光伏经济效益相对低一些，但有助于提高农业食品安全和能源安全，绿色发展也更加领先。

从我国经验来看，实施农光互补项目可以有效避免耕地“非农化”、“非粮化”的问题，实现一地多用、农地生税，产生的电能可用于大田种植领域灌溉、配套设施、大田种植物联网设备以及农业机械的供电等，目前主要以种植耐旱中草药、食用花卉、茶树、瓜类、薯类、青贮饲料、小型农机粮食作物等为主。

（二）光伏设施种植

我国是较早开始探索发展光伏温室的国家之一，截止2019年底我国并网发电的光伏温室项目累计装机容量达到3984兆瓦（相当于1700个三峡水电站）。

光伏设施种植一般包括设施农业的光伏化改造，光伏设施的农业化改造，以及光伏设施与农业设施的间隔改造。第一种情况是将原本就有的设施农业顶棚改造为光伏设施，第二种情况是将已有的光伏设施改造为温室设施，第三种情况是指在温室设施的间距中建设光伏设施，或反过来在光伏设施的间距中建设温室设施。

光伏发电能够满足农业温室的能源需求，而温室设施又能够为光伏发电并网设施提供更好的装备运作承载。随着光伏材料技术的不断革新，滤光膜、半透明光伏、动态光伏等新材料被广泛使用，能够有效避免光伏设施对农作物阳光的遮挡，从而保证农作物产量。

（三）渔光互补

渔光互补主要是在养殖水面上架设光伏板，形成上面发电，下面养鱼的共生模式。目前架设方式主要有封闭式、开放式、漂浮式和跨域式等。中国是目前世界漂浮式光伏市场最大国家。漂浮式光伏能够有效减少藻类生长，并为渔业养殖提供充足的清洁能源。但相比地面光伏，渔光互补面临更高的度电成本、气候异常风险、对鱼类品种的限制，仍然处于起步阶段。我国是世界水产养殖大国，未来这一市场空间不容小觑。

（四）牧光互补

牧光互补主要有光伏散养和光伏圈养两种。前者是指使用光伏设施保障草的产量，为牲畜遮日避阳。后者是通过在养殖棚顶铺设光伏设施或将光伏设施改造为养殖围栏来实现。

光伏设施能够减少养殖的设施投入成本，保护畜禽免受空中掠食者和恶劣天气的侵害。同时光伏板避免牧草受到过多照射，定期清洗光伏板下渗的水为牧草生长提供了保障。某种意义上，光伏散养能够实现一定程度的草场开放性设施化发展，在充分保障草场生态安全情况下，极大地扩大了散养放养规模。而光伏圈养能够为养殖企业提供充足的清洁能源供应。

二、 农光互补的优点

农光互补有四个优点：

一是资源整合效率提升。光伏设施所产生的清洁能源能够用于种植、温室、渔业和畜牧生产，降低生产投入成本。而且光伏设施下的小气候变化有助于农业生产标准化发展，比如光伏板能够避免过度光照，提高水资源的利用率，改善农产品品质，从而增加农业生产的经济效益。

二是产业特征互补协同。光伏系统生产低碳清洁能源的潜力巨大，其在光捕获方面的效率甚至超过了光合作用。发展农光互补的关键在于找到光伏发电与农业光利用之间的平衡点，可以从作物选择与光伏设施调整两方面入手，形成二者之间的协同关系。如种植耐阴作物，或调高光伏板高度、改变排列方式、改进光伏板材质、采用动态农光系统等。

三是降低固定成本投入。以光伏温室为例，光伏温室顶端的电池组件，可以有效抵抗自然灾害，诸如大风暴雨冰雹等，不用像传统温室那样每年要换薄膜，大大节省成本。光伏大棚寿命按三十年计算，即便是相比钢化大棚，换膜成本可以节省很大一笔。光伏温室调温效果更佳，特别是针对炎热的夏季和寒冷的冬季，相比传统温室可以多种一茬，提高了产量及质量。

四是增加土地单位产出。过去部分光伏发电设施建设面临用地困难，成本较高。农光互补项目中的光伏电站组件为非永久建筑，一般架空建设，未改变地表土地性状及用途。我国农林土地资源丰富，发展光伏有天然的优势，大大降低了用地成本，也为地方增加了单位土地面积产生的经济发展成效与预算内收入，这也是当前农光互补项目如火如荼的重要原因之一。

三、农光互补的挑战与机遇

当然，农光互补项目也面临着政策、税收标准、材料价格、产业配套、协同发展等方面的艰巨挑战。尤其在协同发展方面，农业与能源产业相距较远，不仅在设计方案的合作、工期与农业生产的冲突、利益分配合作等方面存在诸多问题，尤其是熟悉并理解农业项目与光伏能源项目的人才非常匮乏，往往导致光伏设施对原有农业基础形成破坏，或者在农业项目运作过程中屡屡损害光伏设施正常运行。

但总体来看，我国农光互补项目处于起步阶段，综合产业自身发展的需求和极强互补性，叠加考虑我国农业安全与能源安全的战略性需求，农光互补产业在我国市场前景仍然极其广阔。按照我国农光互补行业发展趋势，当前光伏农业投资与光伏农业产出逐渐趋向成本利润平衡点，有望在“十四五”期末达到万亿元市场规模。随着农业设施化、自动化、数字化发展与分布式光伏产业更趋成熟，在农业高质量发展拉动与成本降低推动的双重作用下，我国将会涌现出一批农业光伏新能源公司和光伏农业综合运营服务商，这其中也蕴含着巨大的投资发展机遇。

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