王小梅，王 钰，夏国川

(青海师范大学 地理科学学院，西宁 810008)

提要：将集中光伏电站空间进行二次开发并建立相应的“光伏+”生态产业，是光伏产业链增值过程中必须关注的现实问题。通过资源属性转换及呈现的经济价值、生态价值等，客观认识了集中光伏电站产业开发及空间再利用所表现的增值特性；并借助案例区位的开发现状总结了目前集中式光伏电站空间再利用中面临的困境，进一步通过以示范区建设引领光伏生态产业有序发展，合力解决生态保护与产业发展的瓶颈问题，主动解决光伏生态产业发展中的基础短板，建立跨区域协同联动发展的共赢机制等举措，提出了解决的思路。

从供给侧来说，加快光伏产业发展对太阳能资源优势突出而经济能力相对薄弱的地区，是将既有的绿色资源转换为金山银山的最佳路径，在国家政策助推与地方发展强烈需求耦合中，产生了“双赢”的效果。从需求侧来说，电力产品的不可储存性决定了该产品必须即产即销，方可实现盈利的目的，但前提是一定要消纳实际产生的生产力，否则就会因产能富裕而导致投资资金沉淀，给投资方及地方发展带来巨大的风险。从建设周期角度来说，配套电网的建设速度根本赶不上新能源项目建设的速度；从建设成本角度来说，建设远距离输电通道耗资巨大[1]。而率先通过拓展“光伏+”生态产品开发领域，相比较是凸显光伏产业溢出效应并快速实现弃光资源再利用的适宜路径。其中，光伏农业是“光伏+”生态产业发展的重要选择，在国内以此形成了光伏农业大棚、光伏日光温室、光伏联栋温室、牧光互补设施、渔光互补设施等生产模式[2]，进而为相同面积的土地上实现光伏和农业结合立体发展、土地资源利用效率成倍增长提供了优选的路径。然而，与分布式光伏电站建设和农业结合的发展背景条件不同，在弃光严重的集中式大型光伏电站空间内，尽管利用其既有的空间有可能实现资源的再利用并基本符合发展光伏农业的要求，但现实中空间资源的可利用性及相应配套建设还不能满足尽快转换为现实生产力的要求等，约束着其空间转换开发的进程。2019年，全国光伏发电装机容量达到15 451万kW，位居全球第一，其中，利用荒漠化土地开展集中式光伏电站建设的约占三成。如何将光伏电站建设后形成的巨大空间转化为进一步可开发的自然资源，真正践行将“绿色能源”开发形成的绿水青山转换为金山银山的生态文明建设理念，必须率先论证其经济与生态价值增值特征的具体表现及实现路径，进而从理论上为有效开发提供依据并以此指导实践是当务之急。为此，本文聚焦集中式光伏电站空间再利用这一主题，客观梳理了光伏空间再利用的增值价值表现，揭示其“光伏+”生态产业转化中面临的困境，并围绕促进光伏空间向生态产业健康转变提出了相关举措。

一、集中光伏电站空间再利用的增值特性

(一)改变荒漠化土地既有属性，促使其沉睡的经济价值得到增值

在一定的经济技术条件下，自然环境中存在的既有条件不一定全都开发成为某种有利于人类生存的产业活动。在土地资源利用范畴内，荒漠戈壁一直是被作为不可利用或潜在的自然资源。地球上不可利用的荒漠化土地约占地球土地面积的35%，威胁到全球15%的人口和100余个国家和地区[3]。在传统土地利用方式中，荒漠化威胁人类，成为当今时代一个严重的环境问题，不仅减少了人类可开发利用的空间，还因特殊的下垫面条件容易产生频繁、巨大的沙尘暴天气，正在成为北半球季节性灾害天气的主要祸源。集中式光伏电站建设的出现，不仅充分开发了区内的光热资源，也正在改变着荒漠区域既有的地表自然属性，使荒漠土地成为人类可开发利用的自然资源具备了前提条件。如果说荒漠化发展是干旱半干旱地区自然环境“逆向演替”典型特征的话，那么，西北地区不断开展的集中式光伏电站建设，正在促使荒漠化区域的自然环境向“良性循环”转变成为现实。也就是说，光伏电站建设不仅加快中国能源结构向低碳化迈进，而且也正在改变干旱半干旱地区地表资源利用的整体格局，使原有不可利用的荒漠戈壁沉睡的经济价值得以挖掘，并通过其空间利用建立新的经济业态使经济价值得到再次增值。

(二)重构近地面动力平衡系统，促使生态脆弱区的绿化成效得到显著提升

光伏产业利用太阳辐射调节环境气温的作用与生态植被的调节功能具有类同性，但是在利用太阳辐射时空变异的特征方面具有高效性和稳定性。理论上来说，更明显地影响太阳辐射在地球表面的分布及地表反射能力，更明显地影响大气温度和降水量，更能有效地改变水文条件、热量平衡以及云层分布而对全球气候变化产生反馈作用，进而有效地影响地表温度、热量平衡，调节整个地球的环境生态气候[4]。在裸露的地表层，近地面空气的热力不均衡则是大风沙尘暴的动力源。已有的各种防沙治沙措施中，植物治沙是其中最理想的措施，但沙漠地区一般降水稀少、水资源缺乏，难以满足造林治沙对水分的需要。光伏产业的发展通过转化太阳光热资源和调节沙漠、戈壁的热力平衡，促进既有环境要素综合作用效果发生明显的改变。据测定计算，光伏板架的高度一般在2.5 m，大多数荒漠植被的高度不超过30～50 cm，而以往治沙过程中，大面积采用的柴草沙障、塑料网沙障，其高度一般为30 cm，现光伏板的高度是柴草沙障、塑料网沙障和黏土沙障高度的8倍，不论是就地固沙还是阻截过境流沙，光伏电场的固沙功能远远大于固沙沙障[5]。对光伏示范基地的研究表明，光伏电站的建成在一定程度上调节了区域的小气候，使得地表接收的太阳辐射大大降低，年地表温度降低，日平均地表温度降低，日较差与年较差缩小，导致土壤水分的蒸发速率减少，空气湿度有微量增加[6]。局部小气候更有利于植被的生存，加之光伏板的设置起到有效的阻隔，能够提高区域内的植被存活率及生长速率，还有光伏板定期冲洗为植被生长提供了充足的水分，明显提升了生态脆弱区的绿化成效。

(三)激活空间蕴藏的经济资源，通过生态产品供给建立光伏产业新业态

在集中式光伏电站建设空间内，普遍呈现出地表植被生长相较周边地区茂盛的态势。植被作为第一生产力，为农业发展提供了可能。企业渐渐将“光伏+”概念引入到光伏产业的经营发展活动中，将光伏发电与农业种植、畜禽养殖、休闲旅游等相结合，新的生态光伏模式应运而生。规模化电站建设对促进西北地区“三农”发展而言，其突出的效果：一是拓展出了新的农业生产空间，提高了土地利用率。无论是光伏种植还是养殖，均不占用额外的土地资源，并通过对现有资源的适宜性改造，实现了对光伏产业既有空间的二次利用和增值。二是可为特色旱生农产品提供规模化生产的机会。每一个集中式开发的电站空间均有可能衍生开发出相适宜的生物经济圈，种植有机且高附加值的农产品，如药材、食用菌、珍贵苗木等。研究表明，在较裸沙光伏区，结合当地风蚀治理的防护效果看，以甘草种植的光伏区对光伏电站防沙效益最优[7]。还有，在现有养殖场屋顶建设光伏电站，既可以为养殖基地提供能源供给，还可以给牲畜、养殖场所提供热量和电力，以确保牲畜能顺利过冬并提高畜产品的存活率。

二、集中式光伏空间再利用现状及运行的困境

(一)集中式光伏电站空间再利用现状调查

通过实地调查，对西北地区集中式光伏电站建设后空间再利用有一个整体的认识：现光伏电站空间是预期可增值的生态资源和经济资源。可看到的成效是通过光伏设施建设，已经拓展工业治沙成为干旱半干旱地区防沙治沙的有效路径，并在不同地区的光伏电站空间利用中，正在选择不同的生产方式主动探索适宜生态产业发展的路径。在此，选择了3个自然环境条件内部大致相似、处于不同省区但选择发展方式有异的集中光伏电站做一比较。其中，青海省共和光伏发电产业园，历经建设后成为全球最大的水光互补850 MW并网光伏电站，为我国清洁能源提供了互补发展的新思路并积极探索牧光互补的生产模式。甘肃古浪光伏发电产业园区构建集“光伏发电、沙漠治理、现代农业、扶贫开发”四位一体的新模式。宁夏中卫沙漠光伏产业园目前为国内最大的沙漠光伏产业园，正在探索光伏生态产业一体化发展模式(见表1)。

表1 光伏产业园生态产品开发一览表

案例涉及的3个光伏发电产业园区，是近年来西北各省区新能源结构调整的重点建设项目，也是国内西北光伏产业蓬勃发展中受益于“光伏政策”支持的重点工程。规模化集中连片光伏产业园区的建设，不仅改变了产业园区所在地原有的整体生态环境景观，已开发的光伏园区使园区内及周边生态环境向着良性循环方向演进的趋势日渐突出；原有的荒漠化环境，因大规模的光伏设备投资成为新的生产空间，也为新业态、新产品生产及集聚形成新的经济增长点提供了可能。从3个园区建设的环境背景来看，均属于对原有不可利用的荒漠化土地潜力进行挖掘并实现其空间再利用增值的典型范式。每个园区所选择的生态生产路径，因其区位不同，运营管理、产品供给状况及其内部探索的开发方式均有差异(见表1)。其中，共和光伏发电产业园受高海拔、更加内陆化的区位影响，探索生态农牧光互补生产方式；古浪光伏发电产业园区借助光伏矩阵间隙，进行瓜果蔬菜种植及特色动物养殖，主动探索循环生态光伏产业的路径；中卫沙漠光伏产业园积极探索沙漠生态治理和光伏发电、特色种植、生态旅游产业融合发展的路径。各园区光伏空间利用中，因受开发时间的限制及对应有资源价值认识不足，其资源利用转换的价值增值路径探索及生态产业发展均处于培育孵化阶段。

(二)集中式光伏电站空间再利用的困境

1.“光伏+”生态产业链延伸与支撑理论研究缺乏的困境

在既有光伏产业链建设中，基本形成了从硅料生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏应用系统生产的完整产业链，并与此形成企业一体化运营及研究的范式，在此均未涉及光伏空间再利用及相关生态产业发展的内容。西北地区集中式光伏电站建设呈现了规模化的优势，也为进一步拓展其“光伏+”生态产业领域提供了诸多不同生境的空间资源，但可利用的条件有哪些及如何去利用，是每个光伏电站企业面临的共性问题。与中、东部分布式光伏产业的延伸开发不同，西北光伏电站空间区域绝大多数雨水异常匮乏，风力侵蚀严重，地表植被稀疏，生态环境“逆向”演替的风险极高。在保证对当地生态环境不造成扰动的同时，因地制宜地实施光伏空间再利用并促进与种植养殖业、旅游、扶贫等结合，是解决弃光问题中的普遍共识。亟待从理论上探索空间资源转化的路径、企业经营模式、产业政策、发展重点领域等；从工程建设上须明确适宜的技术标准以利于光伏空间资源的二次开发。

2.“光伏+”生态产业选择与相关政策支持不足的困境

国内光伏产业在近20年的时间得到迅猛发展，其根本动力是得益于相应政策和资金支持。但作为光伏产业与其他产业融合发展而来建立的新业态，相关开发性政策设计明显滞后。对企业而言，所开展的经营活动都是立足于能够保证获得可观的收益，而其中经济收益是衡量的关键。还有，集中式光伏电站空间再利用产生的生态产业并不是任何两个产业融合即可一蹴而就的过程，而是与其他新业态产生一样需要主动培育才能得到有效的发展。因此，不仅要依赖企业的投入，更需要相关政策的保驾护航，使其在孵化孕育中积累相应的发展动力，建立能够支撑其发展的要素。在宁夏中卫光伏产业园内，沙漠生态旅游项目与巨大的光伏设施投资建设形成的特色工业景观镶嵌在一起，成为生态旅游开发的资源优势，然而在其转换中受制于产品单一、区位偏远的限制，经营状况始终不佳，根本还是与其生态产业初始发展阶段相配套的基础投入不完善、产品缺乏特色及营销滞后有直接关系。

3.“光伏+”生态产业技术标准建设滞后与发展模式多样化选择的困境

在集中连片开发的光伏电站空间内，尽管有生长荒漠植被的条件，但土壤肥力严重缺乏并不适合直接耕种农作物，需要特定农业治理技术投入才能满足作物的生长；在光伏板遮挡的狭小空间内，尽管有适宜农作物生长的水热条件，但在开发光伏生态产品的同时，是否对光伏发电产生胁迫；在适宜的空间内，种植哪些农作物使其二者能够处于较为耦合的状态，都需要从技术上获得应有的支持。如果把“光伏+”生态产业生产环节作为独立的产业链来建设，种植、养殖业之间如何形成有机的循环及物流渠道的建立等，均需要形成一套相应的组织结构。此外，将光伏发电与农业生产、生态保护和观光旅游结合为一体，进而提高土地附加值，增加经济、生态和社会收益等，仅从战略上回答了可能性发展的问题，在选择推广光伏农业大棚、光伏养殖大棚及牧光互补、渔光互补等具体模式中，相应可推广的微观技术范式目前鲜有成功的案例。

4.“光伏+”生态产业前期投入过大与后期回收期过长的困境

发展“光伏+”生态产业需要投入一定数量的基础设施，且配套的环节也较多，一次性投入偏大，一般的企业或农户难以承担，“光伏+”推广困难[8]。近几年，少数光伏电站采用以种植耐盐碱植物为主并结合现代农业与生物技术的新型现代改良技术，实现其空间资源的再利用，但投资周期长、见效慢，不仅需要有一定经济实力来支撑培育产业兴起，而且要有长期不懈努力主动投身到这一新的业态之中，还因不同环境下生产方式有异其推广面积有限。在青海共和光伏生态产业园区内，黄河水电开发公司先后共投入700万以构建生态产业开发的基础设施，因其整体处于初步试验阶段，前期投入的种植、养殖项目其收益微薄且发展的不稳定性突出。甘肃古浪、宁夏中卫光伏园所开发的项目，普通农作物种植经济效益偏低，发展特色旅游市场还未成行，企业面临着资金尚未回笼的压力。

三、促进集中式光伏电站空间再利用的思路

(一)以示范区建设引领光伏生态产业有序发展

1.让全社会充分认识光伏空间资源的优势

光伏能源开发属于重资产、长周期、低回报的行业，前一阶段受国家政策支持、技术发展和产业规模化互补作用，积累了光伏能源行业快速发展的红利。然而，全社会用电需求增长缓慢及常规发电能力周期性富余，难以避免因补贴资金的膨胀式增长与社会消纳能力不足之间的对冲矛盾。为此，有效挖掘其空间资源优势并形成新营利渠道，是每一个光伏电力投资者及政府关心的问题。在集中式光伏电站空间内探索“光伏+”产业，既是延长光伏生产链、促进产业间融合的新路径，也是解决当前电站建设中因资金短贷长投带来压力的可行办法，更为周边贫困居民找到了可持续的生计，这一发展优势必须在全社会获得更多的认识和理解。

2.以示范区建设积累有序运行的经验

采用以示范区建设模式，推进“光伏”生态产业进入正常的培育阶段，进而总结实践经验，形成理论成果，达到以点带面逐步推广的实效。其中需要探讨：一是多元投资主体进入平台建设。要大力支持种养大户、农民专业合作社、企事业单位、社会团体等投资兴办光伏生态产业经济实体，积极探索、应用生态光伏产业相关技术[9]。二是明确发展方向及建设重点。依据光伏电站周边的资源供给状况和市场消纳情况，确定生态光伏产业的发展方向，精准定位，合理制订整体规划，选准种养品种，有序开展生产养殖及旅游、研学活动。因地制宜，考虑到不同苗木、花卉、药材、蔬菜种植及家禽养殖的生长规律，审慎选择用生态光伏大棚的设计和建造思路。

(二)合力解决生态保护与产业发展的瓶颈问题

1.统筹解决光伏电站运营及生态产业开发对自然环境的干扰

光伏电站的建设过程中所进行的环境影响评价能保证其建设过程对生态环境产生最小影响，而建成后光伏电站空间及周边生态环境的演进监测也是当前生态环境保护工作中的重点任务。依托光伏电站空间形成的资源进行二次开发而建立的“光伏+”生态产业，既是生产活动更是环境保护工作，解决二者间的保护和开发问题，需要从技术上进行探索。需要建立以保障该地区的生态环境良性循环为前提，有序开展“光伏+”生态产业环境承载能力评价活动，并通过大数据平台为保障光伏空间资源合理开发提供有效的技术支持。针对每一个开发空间，亟待提高因下垫面动力系统改变可能带来的雨水增加而形成的对雨水蓄积利用技术的要求、电站空间再利用与精准灌溉技术及土壤培肥技术等方面的研究。

2.集中力量解决“光伏+”生态产业开发中的关键问题

光伏产业发展是现代高新技术产业的典型代表，依托光伏空间端衍生而来的“光伏+”生态产品的生产过程也需要一系列技术创新为支撑。需要探索以下问题：一是要解决土壤改良问题。应采取科学、环保、生态的综合改良方式，优化荒漠土壤向有利于农业生产的方向改良。二是解决空间利用的技术标准问题。因种植业、养殖业发展中需要的空间都不相同，而现有光伏板下的空间难以满足种植养殖产业规模化发展的需要，进而需要探索以光伏电站为中心的“小生物经济圈”建设模式，与周边地区的产业形成协同发展的格局。三是“光伏+”生态产品的筛选及种质资源的供给。重点对蔬菜、中药材、花卉等植物及其他农作物的筛选和适应性进行研究；不同畜禽要求的空间都不相同，而动物养殖对光伏电站正常运行所带来的胁迫也是需要从技术上得到解决。四是全面引入先进的现代农业生产与信息化管理技术，将生产各环节标准化、优化，通过科技手段，加快克服与规避集中光伏电站空间利用中生态产业发展的不利因素。

(三)主动解决光伏生态产业发展中的基础短板

1.把“光伏+”生态产业发展纳入各级各类政策体系中

一是精准施策并形成合力优势。各级政府应制定出切实可行的资金扶持政策，设立专项资金用于推广太阳能生态光伏技术或产品。对预期进行的“光伏+”生态产业发展用地、用电等进行分类指导并予以配套支持；鼓励农村集体经济和相关企业投入“光伏+”生态产业领域，引导科研单位和科研院所研究和建立健全“光伏+”生态产品的质量控制标准体系，推动产业向标准化、规范化发展。二是各级政府部门要形成“光伏+”生态产业发展的合力机制。“光伏+”生态产品供给过程区别于传统产业，其突出特征是融合性、高技术性，尤其需要地方相关部门如发改、农业、林业、财政、科技等及时介入，以项目投入为支撑，合力推进新产业正常运行。

2.重点关注金融、人才等高级生产要素的积累

一是设计与“光伏+”生态产业发展的金融普惠产品。与光伏扶贫产业发展同等对待，一方面在专项资金中获得支持；另一方面深入调研，就发展中的问题，有针对性地开发出实用的金融产品。二是建立一支复合型的人才队伍。建立生态光伏产业人才培养体系，通过援助机制与当地开发机构充分沟通，利用专业人才队伍不断探索其适宜的发展模式。要采取灵活多样的生产运营管理方式，以项目聚人才，灵活开展与委托合作社及农业公司、农户的外包订单生产，吸引专业队伍参与；探索较为灵活的利益分配机制，充分发挥参与方的优势，激发、调动各方能动性。

(三)建立跨区域协同联动发展的共赢机制

1.把“光伏+”生态产业发展作为“黄河经济带高质量发展”的重点工程

2019年9月18日，习近平同志在“黄河流域生态保护和高质量发展座谈会”上指出，黄河流域构成我国重要的生态屏障，是我国重要的经济地带，是打赢脱贫攻坚战的重要区域。治理黄河，重在保护，要在治理。要加强协同配合，推动黄河流域高质量发展。要坚持绿水青山就是金山银山的理念，坚持生态优先、绿色发展，以水而定、量水而行，因地制宜、分类施策，上下游、干支流、左右岸统筹谋划，共同抓好大保护，协同推进大治理[10]。当前，黄河上游绵延千里的集中光伏电站建设，是昔日荒漠区变为经济区的伟大工程，“光伏+”生态产业的发展是依托光伏电站建设而建立的新业态，既符合践行金山银山理念中绿色发展的要求，也能够为目前艰难前行的光伏产业发展找寻到较为适宜的创新之路，更能在开发中实现生态保护的任务。需自上而下建立较为明确的发展思路，把“光伏+”生态产业发展作为抓好大保护、推进大治理的重要抓手。

2.协同联动共同探索“光伏+”生态产业发展中的重大问题

一是依托国家有关部委牵头，通过省部、省院合作模式，组织各学科从战略层面上系统性地研究集中式光伏电站空间再利用中生态、高效、低成本的综合改良技术及光伏农业综合开发与运营技术；做好光伏农业产业顶层设计与理论研究工作，引导干旱半干旱区光伏农业有序发展。二是建议企业走出去，学习吸收其他国家先进可行的改良及相关配套农业生产技术，结合自身项目环境与条件，研究、探索、制定符合自身企业情况的相关技术与发展模式。三是建立省份间协同开发机制。与光伏大棚建设相比，集中式光伏电站建设背景下发展而来的“光伏+”生态农业尽管环境条件有异，但农业生产的基本思路无别。建议向光伏生态产业开发相对成熟的省份学习，西北各省区间关注关键技术合力解决，必将实现事半功倍的效果。