农光互补模式的理论逻辑与实践探索

来源：中国能源新闻网 时间：2026-07-22 20:05

秦绍军

　　在全球能源转型与“双碳”目标的双重驱动下，可再生能源产业正经历从规模扩张向质量效益提升的关键转型。光伏发电作为技术最为成熟、应用最为广泛的可再生能源形式之一，其开发模式已由传统地面集中式电站，逐步演进为“光伏+多元场景”的融合式发展路径。农光互补——即“上层光伏发电、下层农业种植”的立体土地利用模式，正成为破解光伏项目用地需求与耕地保护矛盾、助推乡村产业振兴的重要实践方向。

　　截至2025年底，我国光伏累计并网装机容量已达12亿千瓦，新增及累计装机规模持续位居全球首位。然而，装机容量的迅猛增长亦使土地资源日趋紧张。如何在有限的土地空间内实现能源生产与农业生产的协同共进，已成为兼具理论价值与现实紧迫性的重要议题。“光伏+果园”项目的探索实践，为深入理解农光互补模式的内在机理与运行逻辑提供了有益观察窗口。

　　资源竞争转向生态补偿协同

　　农光互补的理论起点，源于对土地资源双重利用效率的追问。1982年，Goetzberger首次提出太阳能转化与作物种植共存的设想。此后四十余年间，这一构想从实验室走向田间，从零星试点发展为规模化实践，但其核心理论命题始终未变：光伏设施与农作物之间究竟是竞争关系还是协同关系？

　　传统观点倾向于将二者视为竞争关系，认为光伏板遮挡阳光必然削弱作物光合作用并导致减产。然而，这一线性思维忽略了作物光生态特性的多样性以及光伏系统参数的可调性。事实上，不同作物对光照的需求存在显著差异：猕猴桃的光饱和点仅为680-920，正午强光下易出现光抑制；而桃树的光饱和点高达1500-1800，对光照的需求极为苛刻。这意味着，对于喜阴或半阴生作物而言，适度遮阴不仅不是损害，反而可能是优化。

　　从生态学视角看，光伏板创造了一种新的“人工林冠层”效应，改变地表能量平衡与水分循环，形成与露天环境迥异的微气候。研究表明，光伏板可使田间日均气温降低3-4℃，土壤水分蒸发减少30%以上。这种微环境的变化，对于易受高温日灼侵害的猕猴桃、梨树等果树而言，恰恰提供了缓解侵害的生态服务。换言之，光伏设施在占用光资源的同时，也提供了温度调节、水分保持、病害阻隔等生态补偿功能。农光互补的理论可行性，正在于这种“资源占用”与“生态补偿”之间的动态平衡。

　　国内外融合实践的演进与经验

　　理论的成立需经实践的检验。通过梳理国内外农光互补的典型实践案例，可以清晰地看到一条从“被动适应”到“主动设计”演进的脉络。

　　猕猴桃的“避雨革命”。猕猴桃溃疡病是困扰产业发展的核心瓶颈，露天种植发病率可达60%。安徽庐江“光伏+猕猴桃”试验发现，光伏板相当于一个“天然避雨棚”，有效阻断了雨水飞溅传播病菌的路径，使溃疡病发生率趋近于零。同时，光伏遮阴使夏季田间气温降低3-5℃，日灼果率从12%降至3%以下。定植后第5年进入盛产期，年均亩产达1500斤，可溶性固形物含量达18-20°Brix。该案例表明，光伏设施的功能价值远不止于发电——其在病害防控、气候调节等方面的“正外部性”，可能远超其对光照的“负外部性”。

　　梨园的“防雹网替代”。比利时弗拉芒大区梨园农光互补试验提供了另一维度的启示。当地梨产业长期依赖防雹网保护果实。研究团队以40%透明度的半透明光伏组件替代传统防雹网，实现了“防灾+发电+农业生产”三重效益。首年运行结果显示，光伏板下梨园产量较对照减产16.4%，但果实品质指标无显著差异，土地等效比（LER）达1.44。该数据表明，即便作物产量有所下降，土地的综合产出效率仍显著高于单一利用模式。光伏组件对防雹网、避雨棚、遮阳网等的“功能替代”效应，为农光互补的经济可行性提供了新的解释框架。

　　茶园的“光质优化”。湖南长沙的茶光互补研究则揭示了光伏遮阴对作物生理的深层影响。茶树喜漫射光、忌强光直射。光伏茶园的光合有效辐射较露天降低30%以上，但茶树的光量子效率较露天提高24%，对弱光的利用能力增强，板间冠层秋茶产量提升高达41.68%。这一发现颠覆了“遮阴必然减产”的简单认知——在某些作物上，适度遮阴不仅不抑制生长，反而通过改善光质、优化光能利用效率而实现增产。

　　上述案例的共同启示在于：光伏与农业的关系并非简单的“零和博弈”，而是可以通过参数优化实现“正和共赢”。其关键在于寻求“最优遮阴阈值”——该阈值因作物种类、气候条件和光伏配置而异，需基于作物光合生理特性进行精准设计。

　　作物导向的精准适配与风险管控

　　传统种植模式长期面临溃疡病频发、日灼损失严重、生产成本持续上升等突出问题。“光伏+果园”项目建成后，光伏设施在实现清洁电力供给的同时，亦为破解上述农业瓶颈提供了切实可行的新路径。

　　分树种的精准适配。基于果树的光合特性分析，猕猴桃适配采光率65%-70%——其光补偿点低，在弱光下具有更高的光能利用效率；梨树适配采光率70%-75%——喜光但耐轻度弱光。柑橘适配采光率60%-65%——喜漫射光，忌强光暴晒；桃树则要求采光率不低于75%——作为强阳性树种，对光照的容错率极低。这种“一树一策”的精准适配，体现了从“一刀切”思维向“基于生理特性定制化设计”的方法论转变。

　　多重效益的叠加效应。在农业层面，光伏遮阴可使猕猴桃稳产率提升至90%，日灼果率由12%降至3%以下；梨树花芽受冻率由18%降至5%以下。在经济层面，光伏板替代避雨棚可节省每亩1—1.5万元建设成本，“免套袋栽培”减少50%以上的人工与材料费用。更为关键的是，光伏项目为废弃果园和低产果园的盘活提供了契机——调研显示，项目区48.6%的样点处于亏损或无经济效益状态，光伏的介入使这些地块有望转化为稳定收益的资产。

　　风险的可控性。任何技术创新均伴随风险。“光伏+果园”项目的系统评估表明，光伏对果园的主要风险集中于光照不足导致的减产、施工期对果树的机械损伤及局部高湿诱发的次生病害。然而，上述风险均可通过技术手段有效管控：采光率偏差可通过组件清洁和角度调整予以纠正；机械损伤可通过划定保护区、选用低接地压设备加以规避；高湿环境可通过保障支架间距≥6m、预留通风廊道进行调控。因此，风险的存在不构成项目不可行的理由，关键在于是否具备成熟的防控体系。

　　理论贡献与实践推广价值

　　“光伏+果园”项目的理论价值，主要体现在以下三个层面。

　　其一，丰富了农光互补的作物谱系。现有农光互补研究多聚焦于粮食作物（小麦、水稻）和常规经济作物（茶叶、蔬菜）。“光伏+果园”项目将研究对象拓展至多年生果树，系统分析了猕猴桃、梨、柑橘等木本经济作物在光伏遮阴下的生理响应，填补了“光伏+果树”领域的理论空白。

　　其二，提出了“生态补偿”的分析框架。传统研究多从“光照竞争”的单维度评估光伏对农业的影响，容易得出“遮阴必然减产”的片面结论。“光伏+果园”项目揭示了光伏设施的多重生态功能——避雨防病、降温防日灼、保墒抗旱、防风防霜——这些“生态补偿”效应在一定程度上抵消了光照减少的负面影响，为农光互补的综合效益评价提供了更完整的理论视角。

　　其三，验证了“精准适配”的设计理念。“光伏+果园”项目的核心方法论创新在于，不再追求“一种光伏配置适配所有作物”，而是基于不同作物的光合生理特性，制定差异化的采光率标准、支架高度和种植模式。这种“作物导向”的设计思维，代表了农光互补从“粗放叠加”走向“精准融合”的范式升级。

　　从实践层面看，“光伏+果园”项目模式为同类地区提供了可复制的经验：一是“先示范、后推广”的实施节奏，通过示范园区验证技术参数的本地化适配效果；二是“政产学研用”的协同机制，联合科研院所开展长期定位观测，形成“技术验证-数据积累-标准制定”的闭环；三是“光伏企业+合作社+农户”的利益联结模式，通过土地租金、务工薪酬、政策补贴构建多元收益体系。

　　农光互补的深层命题，关乎人与自然的关系重构。在土地资源日益紧缺、能源转型迫在眉睫的今天，我们不能再以“非此即彼”的二分法看待能源生产与农业生产。光伏板下的果园，既是清洁电力的生产基地，亦是优质果品的生长空间，二者并非相互排斥，而是可以在科学设计的框架下实现协同共生。当我们用系统的眼光而非孤立的视角看待光伏与农业的关系时，“板上发电、板下种果”不仅是一种技术可能，更是一种值得推广的绿色发展模式。

　　（作者系嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司党委委员、副总经理、工会主席）

责任编辑：于彤彤