“渔光互补”模式及适宜养殖品种选择

近年来，我国光伏产业得到了快速发展，光伏发电的装机容量突飞猛进。但由于地面光伏电站占用的土地面积较大，随着光伏发电装机容量持续攀升，地面光伏电站的发展将会越来越受到土地资源的限制。而我国的内陆水域面积较为宽广，其中湖泊面积约910万公顷、水库面积约为250万公顷、内陆池塘面积200万公顷，若考虑满铺情况，可建设光伏约15000GW，仅考虑利用水域面积20%建设光伏电站，装机容量可达3000GW。因此，利用内陆水域如湖泊、水库、池塘等区域建设水上光伏电站，既不占用土地面积，同时又增加了光伏发电装机容量，是一种高效的光伏发电新形式。


目前水面光伏电站建设方案分为渔光互补式与漂浮式两种，其中渔光互补式光伏又称为固定式光伏，具有施工简便、适用性广泛、成本较低、结构稳定性高、施工速度快等优势；可应用于鱼塘、湖泊及水库的周边浅水区域，有助于提高土地资源的整体经济效益，具有良好的应用前景。


“渔光互补”的概念及特点

1. “渔光互补”的概念

“渔光互补”是指水产养殖与光伏发电相结合，在养殖水域上方架设光伏板发电，在光伏板下方水域开展水产养殖活动的渔业模式，是一种新型的光伏发电项目。这种电站利用鱼塘的水面面积和附近土地，节省了建设传统发电厂所需要的大量土地资源。同时，“渔光互补”项目在获得发电效益的基础上，不影响（或者影响不大）下层水面渔业养殖，无疑是提高了单位土地的经济效益。这种“一地两用，渔光互补”的经营模式，能够达到社会、环境和经济三维目标的共赢。



2. “渔光互补”的特点
从能源利用角度来说，“渔光互补”模式采用绿色清洁能源——太阳能，太阳能是一种极为典型的现代可再生能源，兼具清洁、生态的功效，且太阳能储量丰富。“渔光互补”光伏电站直接将太阳能转换成电能，减少了对石油、煤炭等矿产资源依赖，符合国家生态文明建设的要求，符合可持续的发展战略。
从实际应用角度来说，首先，通过“渔光互补”模式，在池塘、湖泊、水库面上构建太阳能发电器，使池塘养鱼和太阳能发电在空间上结合起来，充分利用了空间资源。其次，在生产过程中，光伏组件的安装，可一定程度上降低水面温度，可减弱水温的升高，特别是在华南地区可防止水温偏高对水产养殖造成的损失，有利于提高鱼类的生长和摄食。最后，传统的水产养殖仅仅获得水产养殖品，收入来源单一。通过对大规模的池塘进行立体式的综合开发，提高了资源利用的效率，增加了养殖户的综合收益。

“渔光互补”的效益情况

1. 经济效益方面

相比于传统水产养殖以及传统陆地搭建光伏，“渔光互补”具有独特的优势，在其运行过程中既不影响光伏板发电，又不影响水产养殖，能够使养殖户实现增产增收的目标。特别是由于光伏板对太阳光有遮挡作用，改变了养殖环境，有利于喜阴性名特优品种如青蟹、沙虾、甲鱼、河蟹、黄颡鱼、沙塘鳢等的生长，因而有较高的养殖效益。
如在浙江省滋溪市周巷水库和长河水库投运的“渔光互补”项目中，该项目总投资18亿元，总装机容量达20万kW，预计年均发电量约2.2亿kW·h，该项目产生的清洁电能可以满足约10万户家庭一年的用电量，相当于节约标准煤7.04万。水面上共铺设了75万多块光伏板阵列，光伏板下方水域养殖鱼虾。该项目所发电量全部接入国家电网，据测算每年可实现售电收入约2.4亿元，年渔业收入约1300万元。



2. 生态效益方面
向大气释放的CO₂中，80%以上来自于传统矿物能源的消耗，而CO₂作为最主要的温室气体，是导致气候变化的罪魁祸首。如今，我国提出的两个阶段碳排放减少奋斗目标，提出要在2030年力争达到CO₂排放峰值，2060年争取实现碳中和，因此，应致力于发展新能源，减少传统能源对环境带来的污染问题。
据统计，光伏发电系统每发电1亿kW·h，可以节省标准煤4万吨，可以减少4.5万吨CO₂的排放、减排粉尘486吨、减排灰渣约1万吨、减排二氧化硫约756吨。“渔光互补”型光伏电站作为一种新能源，能直接将太阳能转化成电能，同时实现下方池塘养殖鱼虾的功用，为我国发展新能源和实施可持续发展战略开辟了一条新的道路。“渔光互补”型光伏电站运行时，由于维护时产生的固体废物由太阳能电池公司回收，发电时不会产生二氧化硫、氨氮化物等对水、大气、土壤等有害的物质，也不会产生碳排放量，对环境几乎不产生危害，对生态环保方面具有积极作用。



3. 社会效益方面
在经济高速发展的当今，能源缺口问题日益突出。根据中国电力科学院预测，2030年预计我国电子缺口将达到200GW。根据我国经济发展趋势和资源储备分布情况，2020年至2030年的电力供应将主要来自可再生能源，光伏发电将成填补电力缺口的重要部分。光伏发电是十分经济实惠的发电方式，但传统光伏安置在陆地上，占用大量土地资源，使得光伏产业发展速度逐渐降低，而“渔光互补”的出现解决了上述问题，既能节约土地资源，又能提高社会供电量。
以地处江苏南京的TW新能源江苏省级渔业精品园为例，其占地约146.67hm²，在不影响渔业的情况下，光伏板的覆盖率在45%左右，按照每年发电5100万kW·h为标准，每年的发电量约在2.3万（kW·h）/亩。所发电量既可以满足养殖自身需求，实现鱼塘数字化、智能化管控，提高养殖效率，又可以将剩余的电并网销售，缓解电力资源的短缺。
“渔光互补”模式下的养殖品种选择

1. 养殖品种选择原则

池塘建设光伏电站后，将对池塘光照造成直接的影响， 而光照是影响池塘养殖生产的重要因素。在“ 渔光一体” 光伏电站运行过程中， 长期遮光直接影响水温和浮游植物的光合效率， 进而影响水体溶氧质量浓度。光伏电站的遮光效应也会对养殖鱼类造成影响， 遮光会使浮游生物的生物量减少， 导致鱼类饵料生物减少，可能会影响鱼类的正常生长发育。同时遮光还影响鱼类的生理活动。许多研究表明， 光照强度可影响仔鱼对光的趋避性、摄食强度、呼吸频率和内分泌等。因此在“渔光互补”项目建设过程中，光伏的建设应合理控制搭建密度与覆盖率， 将对鱼塘养殖的影响降到最低；养殖品种应选取喜阴、耐低光、抗缺氧能力强的物种， 同时主要依赖配合饲料进行养殖， 以减少环境变化对养殖品种生长的影响。



2. 适宜“渔光互补”的养殖品种
许多研究表明，在实际的“渔光互补”项目中，通过光伏覆盖面积的合理控制以及选择合适的养殖品种，不会对实际养殖产量造成显著影响。太阳辐射到达水面之前，受到光伏板的阻挡，到达水面的太阳光照面积减少；由于到达水面太阳辐射较小，河水面吸收太阳辐射减少，因此水面温度较低，适合喜阴凉的鱼虾生长。
锯缘青蟹：梭子蟹科、青蟹属甲壳类动物，作为穴居性水生甲壳动物，喜欢栖息于潮间带的泥沙海滩、红树林或沼泽地，白天穴居在洞穴内，夜间出来觅食。青蟹属也是一种广温性水生动物，适宜生活水温为15~31℃，最适生长温度为18~25℃。
澳洲淡水龙虾：属底栖类爬行动物，喜欢栖息在水体中较为隐蔽的地方，有群居的特性和逆水移动特性，喜阴怕光；耐低氧能力强，在各种劣质水体中都可以生长；气温适应性广，生存温度在3℃~37℃，最适生长温度18℃~32℃；澳洲淡水小龙虾不喜打斗和自相残杀，能忍受高密度环境。
中华鳖（甲鱼）：生活于江河、湖沼、池塘、水库等水流平缓、鱼虾繁生的淡水水域，也常出没于大山溪中。在安静、清洁、阳光充足的水岸边活动较频繁，有时上岸但不能离水源太远。能在陆地上爬行、攀登，也能在水中自由游泳。
黄颡鱼：白天潜伏水底或石缝中，夜间活动、觅食，冬季则聚集深水处。适应性强，即使在恶劣的环境下也可生存，甚至离水5~6小时尚不致死。黄颡鱼较耐低氧，溶氧2毫克/升以上时能正常生存。
笋壳鱼：底栖穴居性鱼类，常栖息于水质较清或有微流水的江河、水库、池塘的底部沙泥或草丛中，也常栖息于岸边的砂石缝隙、洞穴及杂物中，生活水层为2米以下。游泳能力不强，不能作快速和长距离游泳。性温驯，对低氧环境适应能力较强。多在夜间活动，白天喜藏进泥里。

存在的问题及展望

1. 当前存在的问题
在水面上建设光伏电站，可有效为水面遮挡阳光，减少水汽蒸发，防止水藻的大面积繁殖，提高水产养殖效益；同时，温度相对较低、通风条件较好的水面环境，又能有效降低光伏组件的表面温度，提高发电效率。
但渔光互补光伏系统同样面临一些问题，尤其在组件方面。由于水面高温、高湿，甚至高盐的环境容易产生大量的水汽和盐雾，而传统光伏组件的TPT背板无法长时间100%的隔绝水汽，使得EVA材料无法100%绝缘。水汽一旦进入到组件，EVA将会发生水解，因此相对陆地来说，太阳能发电的使用寿命会减少。
另外，渔光互补需要建设复杂的光伏系统，势必对水产养殖设施、养殖方式产生影响。特别是增氧机和投饵机的安装与排布，需要根据池塘大小、光伏安装情况和养殖器械整体考虑。在养殖收获时，光伏组件会给捕捞带来不便，捕捞时需使用专用渔具。



2. 展望
“渔光互补”是未来光伏产业与水产养殖行业新的发展方向，当前全球水上光伏产业正处于提速发展阶段，我国相关部门应积极把握产业合作新的机遇期，充分发挥技术与成本优势，深入参与全球市场竞争，展示我国成熟的项目开发与建设经验。同时，我国政府可加强相关政策引领和规划布局，通过政府间合作推进重点市场培育，为“渔光互补”项目的发展营造有利条件，为实现“两碳目标”贡献力量。

文｜中国水产科学研究院珠江水产研究所 王广军 高岩 张凯 田晶晶

文章摘自 2022年第2期《海洋与渔业》杂志

来自安卓APP客户端