芒種時節，陜西禮泉縣昭陵鎮試驗田里的小麥迎來豐收。西北農林科技大學教授張睿站在兩排光伏板間向《中國能源報》記者介紹：“這片‘旱腰帶’上的薄田，畝產預計有800斤。”
三年前，這里還是農民嘴里“種一收半”的非水澆地，冬小麥畝產長期徘徊在400到600斤。那時，一個200兆瓦的農光互補項目獲批，準備落地于此。但隨后國家多部門聯合發文，為農光互補劃出一道明確的標準線。這意味著“重發電、輕農業”的模式不再被允許。
如今，這135畝試驗田上方，光伏組件與透散射玻璃板交錯排列，板下麥穗已彎了腰。一個中德聯合研發的“糧食增產型農業光伏”模式，正在關中平原北緣這條干旱少雨的“旱腰帶”上，同時解決了莊稼增產和多發電的問題。
用先進技術攻克難題
禮泉縣位于渭北塬區，常年干旱少雨，年均降水量不足450毫米，被稱為“渭北旱腰帶”。在這非水澆地上種冬小麥，畝產三四百斤是常事，低產田效益并不好。
2022年底，國能禮泉西嶺200MW農光互補發電項目獲批，對這片長期缺少工業支撐的旱塬來說，光伏租金加上務工收入成為看得見的機會。
但項目推進之際，新的政策標準也隨之明確。2023年，自然資源等多部門聯合發文，明確農光互補項目不得占用耕地。緊隨其后的省級細則進一步規定，要求農光互補項目不得占用耕地，且必須確保糧食產能不降低。這意味著過去“重發電、輕農業”的粗放模式不再被允許，在耕地保護紅線與新能源發展目標之間，禮泉項目需要找到一條兩者兼顧的技術路徑。
面對困局，國能陜西新能源發電有限公司選擇向科技創新要答案。
2023年，陜西省發改委、禮泉縣政府及企業達成合作意向，引入德國農業光伏科研成果的理念。同年8月，由國能陜西新能源發電有限公司與西安歐樂智慧新能源設計公司聯合研發的技術方案通過專家評審，隨后科技項目正式立項，首個135畝實驗區建成，設置24個對照組，系統研究不同光伏排布方式對小麥生長的影響。同年秋天，項目第一次播種。
“項目團隊創新采用了面向東西方向的平單軸一維旋轉追蹤模式的光伏組件安裝模式，配合自主研發的‘一維透折射玻璃’，可使陽光均勻折射至光伏板遮擋太陽直射光的區域。”該項目科研團隊核心成員，德國能源署北京聯絡處主任、中德可再生能源合作中心執行主任陶光遠向記者介紹。
兼顧糧食穩產和光伏增效
實驗用地被劃分成三個實驗區，透散射板與組件比例分別是0%、25%、43%，陣列行距分別為5米、7米、9米，農機可以無障礙通行。
據了解，2024年夏天收獲時，在最優的一組參數組合的農業光伏下，冬小麥對照沒有安裝農業光伏的農田增產14%左右，扣除光伏組件支柱影響農業機械作業的面積，增產4%左右；2025年，當地遭遇1961年以來最嚴重的干旱，由于光伏組件減少了土壤的水分蒸發，該模式下的小麥對照大田畝產平均增產9.4%，實現“糧食穩產、光伏增效”的雙贏。
“技術的核心在于光伏板之間安裝的透散射玻璃板，能將直射陽光的透射率提高到直射陽光總量的30%以上，精準把折射光補充到光伏板遮擋的地面，緩解了普通光伏板遮光對小麥光合作用的影響。”項目負責人劉磊說。
記者還了解到，平單軸跟蹤支架可帶動光伏板東西旋轉，既能追蹤陽光提升光伏發電效率，又能抑制強光、降低風速，減少地表水分蒸發，為小麥生長創造更適宜的環境。
這項試驗在連續兩年取得小麥增產成果并經驗證后，被當地主管部門命名為“糧食增產型農業光伏”。
技術的突破，讓禮泉項目按期實現開工建設、投產并網目標，有效化解了建設項目投資風險，較同時期、同區域光伏項目提前一年投產發電。截至今年5月底，該項目累計發電4.8億千瓦時，間接經濟效益超1億元。
截至今年6月上旬，經過三個周期田間試驗攻關，項目突破多項技術難點。國能陜西新能源公司黨委書記楊冬說：“如今，項目在板下農作物穩產增產、板上光伏高效發電等關鍵指標上已取得實質性突破，135畝試驗田小麥連年穩產增產，并且累計發電1400萬千瓦時，用實打實的數據印證了農光互補模式在旱腰帶區域落地的可行性與優越性。”
算好經濟賬，有望推廣到更多地區
該模式能否推廣到陜西旱腰帶更多的地區？
數據顯示，陜西關中旱腰帶地區從西至東約400公里、面積約1萬平方公里。其中冬小麥的種植面積達600萬畝，預計可安裝大約300吉瓦糧食增產型農業光伏。經測算，在保證小麥略有增產的基礎上，每年的可發電便可滿足全陜西省的社會用電量。按安裝農業光伏的農田給予農民500元的租金，當地農民每年可以獲得約30億元的土地租金收入。
業內專家一致認為，該項目立足旱腰帶地區自然資源稟賦，深耕農光耦合技術研究，牢牢守住區域糧食產能底線，有效盤活旱地及閑置土地資源，打通了糧食安全與能源安全協同發展新路徑，探索出農業提質、新能源發展、鄉村振興互促共進的融合發展新模式。
陶光遠認為，在上述模式下，可以在同一塊農田上實現多重收益：既能安裝光伏組件發電，又能增加糧食產量，還會增加農民收入。
專家建議，今后應在專利技術申請、相關標準制定的基礎上，建立起小麥種植與光伏排布方式關聯的數據庫，以支持更大范圍的示范項目建設，推廣農民增收、糧食增產提質、能源低碳轉型共贏的綠色發展模式。
“下一步，尤其要對項目的經濟效益認真總結，比如，農業投入多少費用，光伏電站收益達到多少。”國家能源局原副局長吳吟強調，“今后若大面積推廣，需確保算好經濟賬。”（記者 張勝杰）
轉自：中國能源報
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