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農光互補電站的生態產品價值核算
——以正泰江山200 MW農光互補電站為例

2024-02-15 11:16魏宇帆金建峰丁倩周金鶯張芳明楊武
農業資源與環境學報 2024年1期
關鍵詞:價值量電站核算

魏宇帆,金建峰,丁倩,周金鶯,張芳明,楊武

(1.浙江大學環境與資源學院,杭州 310058;2.國網浙江省電力有限公司湖州供電公司,浙江 安吉 313000;3.浙江九畝智慧農業科技有限公司,杭州 310000)

碳達峰、碳中和背景下,我國正全面推進可再生能源高質量發展,其中太陽能就是一種清潔的可再生能源[1]。光伏發電是利用太陽能資源最為普遍的形式之一[2],在實現碳達峰、碳中和的目標中發揮著重要的作用。然而,建設光伏電站需要占用大量的土地,與農業生產產生競爭[3]。為解決光伏發展中土地資源受限的問題,1982 年Goetzberger 等[4]提出了提高光伏板架設高度和合理設置板間距以實現光伏和農業協同發展的想法。2011 年Dupraz 等[5]將這一想法付諸實踐,在法國蒙彼利埃建立了第一個光伏農場,通過對照試驗研究光伏板對作物的影響,結果表明光伏板的架設遮擋了作物生產所需要的陽光,從而降低了作物產量。之后,他通過建立不同光伏板密度的太陽輻射攔截模型和作物模型,進一步研究了農光互補系統的土地利用率,結果表明光伏板的架設可以使農光互補系統總體土地生產力提高60%~70%,并指出發展農光互補模式的關鍵是在光伏發電和作物生產之間找到平衡。隨后學者們在法國、韓國、日本相繼開展試驗分別研究了光伏板架設對根芹[6]、葡萄[7]、洋蔥[8]等作物的影響,通過設置光伏板的排列、延長作物種植時間等措施,可以實現在不減少產量的同時提高土地利用率。這些研究表明農光互補模式可以實現光伏發電和農業生產協同發展的效果[6-8],為農光互補模式的作物選擇提供了理論依據。

隨著光伏產業的不斷發展,因地制宜地形成了光伏電站與漁業、畜牧養殖、林業等相結合的模式[9],這種立體化利用土地空間,將光伏發電與各農業子部門(農、林、漁、牧)結合的模式被統稱為農光互補模式。農光互補模式已逐漸成為光伏發電項目的發展趨勢,在我國應用廣泛。據中國儲能網統計,截至2019 年我國農光互補光伏電站累計裝機容量已達到14.15 GW。Adam 等[10]的研究指出,我國具有最大的漂浮光伏市場,占全球總裝機容量的75%。農光互補模式在帶來較高經濟效益的同時也產生了一定的生態環境效益和社會效益。Agostini 等[11]評估了可再生能源開發模式對氣候變化的影響,結果表明除風能發電外,農光互補電站的溫室氣體排放量最少。Chang等[12]通過對甘肅古浪光伏電站的氣候監測及植被調查發現,沙漠和戈壁地區的光伏電站具有防風固沙的生態功能。Teodoro 等[13]發現大規模的光伏電站可以增強生態系統的傳粉服務功能,有助于維護生物多樣性。Li等[14]對山東青島5 種不同類型的光伏農業溫室系統進行了經濟社會效益的分析,結果表明穩定的發電收入和優質的農產品銷售收入帶來了良好的經濟效益,同時指出農光互補電站通過增加就業機會和提高稅收等方式帶來了一定的社會效益。上述研究表明,農光互補模式不僅提升了光伏電站的經濟效益,而且帶來了一定的生態效益和社會經濟效益。

目前,學者對農光互補模式的研究主要集中在三方面,包括電站的土壤理化性質及區域微氣候[15-16]、農光互補電站光伏板的架設[8],以及光伏板下種植作物的產量[17-19]。如Barron-Gafford 等[16]通過實證研究發現發電運營的光伏電站區域的夜間溫度通常比荒地對照區高3~4 ℃,該研究展現了農光互補電站對區域微氣候的影響。Masayuki等[8]通過研究光伏陣列分布對洋蔥生長的影響,發現棋盤格和直線型光伏陣列的發電量相似,但直線型陣列降低了洋蔥的干質量和鮮質量,表明不同光伏板的陣列分布方式會對農作物的產量造成影響,該研究為農光互補電站光伏板的陣列分布方式提供了理論依據。魏來等[19]對農光耦合系統中甘薯的生長發育情況進行了分析,發現光伏板的架設會降低光照強度,導致植株單株總葉面積和葉片質量明顯下降,但光伏板架設會使單位面積的經濟效益顯著增加。這些研究對于農光互補模式的推廣具有一定的參考價值,但這類研究更多關注發電量及光伏板下作物的經濟效益,且都只針對單一方面的影響進行研究,尚缺乏對電站生態效益的系統評估。此外,光伏發電在實現雙碳目標中具有十分重要的作用,農光互補模式也逐漸成為光伏電站建設的趨勢。因此,亟需對農光互補電站的生態效益進行科學的定量評估。

生態產品價值(或生態系統服務總值)是定量反映生態效益的一種方式,其內涵是對生態系統本身可供利用及其惠益人類的產品或服務的價值進行評估[20]。於方等[21]將目前生態產品價值核算的方法歸結為當量因子法、功能價值法和生態元法,這3 種方法的定義及適用范圍各有側重:當量因子法是基于不同類型生態系統服務功能,采用可量化標準構建生態系統不同服務的價值當量[22],一般適用于較大尺度的研究;功能價值法是在明確生態系統類型的基礎上劃分服務類型,根據各類監測統計數據核算生態系統提供產品的實物量,再與單價相乘,然后加和得到價值總量[23];基于能值的生態元法主要從地球生物圈能量運動角度出發,以太陽能值來表達某種資源或產品在形成或生產過程中所消耗的所有能量,并在此基礎上建立一般系統的可持續性能值核算指標體系[24]。當量因子法方法統一、直觀易用、數據需求少、結果便于比較,但其體現的是一個宏觀平均化的量值,無法反映區域的具體生態產品價值特征和空間異質性。生態元法核算較為全面,但是核算過程中利用的參數較多,核算結果的不確定性較高,尚需實踐檢驗。功能價值法是目前最普遍接受的方法,也在國內外進行了廣泛的應用,其能夠反映生態系統服務價值的區域空間分布情況。但由于不同研究采用的核算框架、核算指標和評估方法有所不同,影響了核算結果的可比性。農光互補電站的核算尺度比其他生態系統小,而當量因子法適用于尺度較大的研究,無法反映區域特征。生態元法計算較為復雜,核算準確性難以評估。因此本研究選用功能價值法進行核算,并根據農光互補電站的特性對指標進行篩選,同時利用實測數據對公式參數進行優化,進一步提高了核算的準確性,實現了對農光互補電站生態產品價值的直觀體現。

農光互補電站利用光伏板下方土地進行農業生產,通常還會配套相應的農業設施(如噴灌或滴灌設施),因此可將其看作一種設施農田生態系統。農田生態系統除了具有很高的供給產品價值外,還具有巨大的調節服務價值[25],如土壤保持、水源涵養、固碳、釋氧等。目前國內外也開展了許多關于農田生態系統服務評估的研究,積累了較好的農田生態系統生態產品價值核算的基礎。Heidi[26]最早構建了新西蘭農田生態系統的生態產品價值核算框架,包括供給產品、支持服務、調節服務、文化服務4 部分14 個指標。Harpinder 等[27]計算了新西蘭坎特伯雷的有機農田的生態系統服務價值,結果表明2004 年供給產品價值為4 012.00 美元·hm-2(1 美元=7.24 元人民幣,2022年11 月),支持服務、調節服務和文化服務分別為1 388.00、107.00 美元·hm-2和21.00 美元·hm-2。Cai等[28]對山東青島市1997、2002、2007、2012 年和2015年的農田生態系統服務總值進行了核算,結果顯示供給產品、固碳、釋氧和土壤保持4 種生態系統服務在全市農田生態系統服務總值中所占比例較大,并持續增加??追簿傅萚29]對重慶市農田生態產品價值進行了評估,結果表明2007、2012年和2016年重慶市農田生態產品價值分別為8.98×1010、3.39×1010元和1.04×1011元。胡曉燕等[30]對黑龍江省農田生態系統生態產品價值進行核算,結果表明2019 年黑龍江省農田生態產品總價值為1.17×1012元,相當于當年該省GDP的85.71%。根據以往研究,采用功能價值法對農田生態系統的生態產品價值進行評估具有較大的意義。

為彌補定量評估農光互補電站生態效益的研究空白,本研究采用功能價值法,結合農光互補電站的特點,綜合考慮供給產品和調節服務(出于安全考慮,目前國內的農光互補電站幾乎不接納游客,所以暫不考慮文化服務),以華東地區最大的農光互補發電項目——正泰江山200 MW 農光互補發電項目為案例進行生態產品價值核算。研究結果可為農光互補模式的生態效益評估提供參考,為進一步提升農光互補電站生態效益提供技術支撐,同時為光伏資源利用和生態產品價值的協同實現提供新思路和定量依據。

1 農光互補電站生態產品價值核算方法及數據來源

1.1 核算指標體系

農光互補電站利用光伏板下方的空間進行農業生產活動,實質上是一種設施農業,能夠提供農業產品以及許多無法在市場中兌換的調節服務。本研究根據農光互補電站的特點對指標進行篩選,確定了農業產品、水源涵養、土壤保持、固碳、釋氧和空氣凈化6 個核算指標。其中,農業產品是指利用光伏板下方的土地獲得的糧食、纖維和燃料等,是農光互補電站對人類福祉重要的貢獻之一[31-32]。此外,農光互補電站還有土壤保持和水源涵養的功能[33],土壤中的養分循環能夠確保土壤肥力,同時儲存水,為植物生長提供必要條件[34-35]。光伏板下種植的作物具有固碳和釋氧功能,且固碳具有周期短、蓄積量大的特點[36-38]。除此之外,光伏板下的作物對于大氣中的二氧化硫、氮氧化物及粉塵等污染物具有一定的吸收作用。綜上,本研究中農光互補電站的生態產品價值核算包括供給產品和調節服務兩部分,各指標具體內涵見表1。

表1 農光互補電站生態產品價值核算指標Table 1 Indicators for ecological products value accounting of agrophotovoltaic power stations

1.2 農光互補電站生態產品價值指標核算方法

結合農光互補電站的主要特征及生態產品核算方法的科學性,本研究選用功能價值法作為生態產品核算的方法,指標核算包括功能量和價值量兩部分:功能量是指人類從農光互補電站系統中直接或間接得到的最終產品與服務的物質量;價值量是指在生態產品功能量核算的基礎上,結合各類生態產品的參考價格,得到以貨幣化形式呈現的生態產品價值。

1.2.1 功能量核算方法

供給產品主要利用統計分析方法對農業產品產量進行統計[31],調節服務中利用綜合蓄水能力法[39]、通用水土流失方程[35]、質量平衡法[40]、綜合凈化能力法[41]分別對水源涵養、土壤保持、固碳、釋氧及大氣凈化服務進行核算。各指標具體核算方法見表2。

表2 農光互補電站生態產品功能量核算方法Table 2 Accounting methodology of biophysical value of ecological product in agrophotovoltaic power stations

1.2.2 價值量核算方法

通過市場價值法[31,35]、影子工程法[39,42-43]、機會成本法[35]等方法對農光互補電站的生態產品價值量進行核算,具體核算方法見表3。

表3 農光互補電站生態產品價值量核算方法Table 3 Accounting methodology of economic value of ecological products in agrophotovoltaic power stations

1.3 案例區概況及數據來源

1.3.1 案例區概況

由于正泰江山200 MW 農光互補發電項目(以下簡稱“江山農光互補電站”或“電站”)是華東地區最大的農光互補發電項目,且光伏板下種植不同類型的作物,因此本研究選取其作為案例區進行研究。電站總裝機容量為200 MW,占地總面積約420 hm2,位于浙江省衢州市江山市鳳林鎮和石門鎮(圖1)。電站地處亞熱帶地區丘陵地帶,年平均氣溫為16.3~17.3 ℃,多年平均年降水量為1 843 mm。案例區所在區域年太陽輻射為1 357.8 kWh·m-2,擁有良好的太陽輻射資源,適合建設大型光伏電站。根據所在地的緯度和光照情況,電站采用最佳固定傾角20°進行安裝,同時為了高效采集光源,還特別采用310 Wt高效太陽能電池板(一般電站普遍采用260 Wt),提高了發電效益。項目于2015 年11 月建成并投產發電,年均發電量約為2×108kWh,預計可穩定發電25年以上。

圖1 正泰江山200 MW農光互補電站鳥瞰圖Figure 1 Aerial view of Zhengtai Jiangshan 200 MW agrophotovoltaic power station

電站建設前原始土地利用類型為荒山,電站通過合理的設計實現了板上清潔發電和板下高效種植。首先依據原有地形地勢,設置不同高度的光伏板,最低離地面高度為1.5 m,最高距地面高度為3 m。其次依據地形合理設計了光伏板間距,在部分區域實現了小型機械化作業。同時根據地形地勢及環境本底值的差異,選擇不同類型的作物進行種植,根據區域種類作物類型不同,將電站分為山茶區、獼猴桃區、蔬菜區、養殖區和中藥區5 個區域,在同一區域內也種植了不同品種的作物(圖2)。其中:山茶區占地面積最大,為167.81 hm2,產物茶油果主要用于產油;獼猴桃區占地面積為77.46 hm2,該區域采用了觀光果園的設計,兼具一定的景觀性;蔬菜區占地面積為74.11 hm2,每年種植蔬菜種類有所不同,主要有南瓜、冬瓜、白菜、黃瓜、茄子、甘薯、西葫蘆等;養殖區占地面積為26.84 hm2,主要養殖雞、鴨、鵝等家禽,同時養殖少量的羊和豬;中藥區占地面積最小,為23.16 hm2,種植鐵皮石斛、覆盆子、白芍、白術、金線蓮、三葉青等中藥材。

圖2 正泰江山200 MW農光互補電站實地調研圖Figure 2 Field survey picture of Zhengtai Jiangshan 200 MW agrophotovoltaic power station

1.3.2 數據來源

案例區生態產品價值核算過程中涉及的數據主要包括遙感數據和樣地數據兩部分,具體數據及來源見表4。

表4 案例區生態產品價值核算參數來源Table 4 Sources of ecological product value accounting parameters in the study area

遙感數據由中國空間技術研究院提供,主要包括1991—2020年案例區所在區縣及周邊的35個國家級氣象站點的日降雨量、大型蒸發器和小型蒸發器蒸發量、平均氣溫、太陽輻射量和歸一化植被指數(NDVI)等數據。

樣地數據于2021年8月進行實地采樣獲得,包括區域的土壤理化性質及植物理化性質。根據每個區域的面積及種植類型,在光伏板的板下、板間及板外隨機布設樣點,共選取53 個土壤樣點和23 個植物樣點。其中:中藥區5 個土壤樣點、3 個植物樣點;山茶區6 個土壤樣點、4 個植物樣點;蔬菜區9 個土壤樣點、8個植物樣點;獼猴桃區5個土壤樣點、3個植物樣點;板外對照區5個土壤樣點、5個植物樣點。在每個設定的土壤樣點附近2 m×2 m 范圍內隨機均勻選取3個點,然后用鐵鏟分別取0~20 cm 的表層土壤,混合均勻后用四分法收集約1 kg 土壤樣品裝入自封袋??紤]到光伏陣列的形狀,在每個設定的植物樣點附近2 m×10 m 范圍內隨機布設3 個1 m×1 m 的小樣方,記錄物種種類、株數、高度、冠幅等信息,并拍照記錄,然后將樣方中地上部分的植株和凋落物全部收集待測。采集到的土壤樣品的測量指標包括土壤容重、土壤質地、含水率、土壤養分(有機碳、全氮、總磷、全鉀)含量,植物樣品的測量指標包括生物量(干質量、鮮質量)、含水率、植被覆蓋度、植物養分(氮、磷、鉀)含量。測樣結果經過剔除異常值處理后,利用ArcMap 軟件中的反距離權重法進行空間插值,得到案例區的土壤質地、土壤養分及生物量等參數的空間分布數據(分辨率為30 m)。同時在2021年末對電站進行調研,獲取了2021年全年農作物產量數據。

2 結果與分析

2.1 功能量核算結果

電站2021 年生態產品功能量核算結果如表5 所示。農業產品中,獼猴桃的年產量為120 t,蔬菜年總產量為300 t,雞、鴨、鵝的年養殖量為4 600 只。調節服務中,水源涵養功能量為5.29×106m3,土壤保持功能量為1.75×106t,固碳功能量為6 620.76 t,釋氧功能量為4 815.10 t,空氣凈化功能量為29.34 t。

表5 江山農光互補電站2021年生態產品功能量核算結果Table 5 Biophysical values of ecological products at Zhengtai Jiangshan 200 MW agrophotovoltaic power station in 2021

電站調節服務中水源涵養、固碳、釋氧和空氣凈化的功能量大小趨勢在各區域相對一致,山茶區最高,其次是獼猴桃區、蔬菜區和養殖區,中藥區最低(圖3)。土壤保持功能量在山茶區最高,為87.04萬t;其次為蔬菜區,為27.86 萬t;獼猴桃區為27.33 萬t;養殖區為18.05萬t;中藥區最低,為14.35萬t。

圖3 生態產品調節服務功能量空間分布(繪圖單元為30 m×30 m像元)Figure 3 Spatial distribution of the biophysical value of regulating services(the unit of analysis is 30 m×30 m pixel)

對調節服務功能量核算結果進行空間的可視化呈現,不同區域的調節服務存在空間異質性(圖3)。區域空間分布上,各調節服務功能量在山茶區、獼猴桃區較大,在蔬菜區較小。不同服務類型上,水源涵養服務的區域差別較大。農光互補電站提供的水源涵養、土壤保持、固碳、釋氧等功能在空間上有明顯差異,其中山茶區內各調節服務功能量空間差異較為明顯,而蔬菜區內部差異較小。

2.2 價值量核算結果

江山農光互補電站2021 年的生態產品總值為1 605.64 萬元,其中,調節服務價值量為1 436.27 萬元,占比89.45%,供給產品價值量為169.37 萬元,占比10.55%(圖4a)。調節服務價值量是供給產品價值量的8.48 倍,是案例區生態產品價值的主要組成部分,其中:釋氧價值量最高,占調節服務價值量的35.99%;其次為水源涵養,占比為32.96%;土壤保持占比為19.48%;固碳占比為0.92%;空氣凈化價值量最低,占比為0.11%。

圖4 不同區域生態產品總價值量及調節服務價值量和單位面積價值量Figure 4 Total economic value and per unit area economic value of regulating services in different plantation zones

在不同區域中,山茶區的生態產品價值最高,為679.71萬元;其次為獼猴桃區,為337.94萬元;蔬菜區為232.88 萬元;養殖區為96.26 萬元;中藥區最低,為87.73 萬元(圖4b)。山茶區、蔬菜區和中藥區各服務價值量趨勢與總值趨勢保持一致,獼猴桃區水源涵養價值量高于釋氧價值量,養殖區土壤保持價值量高于水源涵養價值量。

2.3 核算結果分析

電站的生態產品單位面積價值量為3.79 元·m-2。不同區域中,獼猴桃區的單位面積價值量最高,為4.37 元·m-2;其次是山茶區,為4.06 元·m-2;中藥區為3.79 元·m-2;養殖區為3.59 元·m-2;蔬菜區最低,為3.15 元·m-2。釋氧單位面積價值量最高值在獼猴桃區,為1.66 元·m-2;水源涵養單位面積價值量最高值在獼猴桃區,為1.99 元·m-2;土壤保持單位面積價值量最高值在養殖區,為1.17元·m-2(圖4c)。

從空間分布(圖5)來看,各調節服務價值量在山茶區、獼猴桃區較大,在蔬菜區較小。水源涵養價值量在各區域內部的空間異質性較小,固碳和釋氧的價值量在區域內異質性較大,尤其在山茶區表現較為明顯。山茶區調節服務的價值總量最高,但其區域內的差異也較為明顯。獼猴桃區單位面積調節服務價值量最高,在空間分布上較為均質,價值量高值出現在同一范圍。蔬菜區在1 年內種植不同類型作物,其人為擾動最大,單位面積調節服務價值量最低。養殖區和中藥區占地面積較小,空間上的差異也較小。

圖5 生態產品調節服務價值量空間分布(繪圖單元為30 m×30 m像元)Figure 5 Spatial distribution of the economic value of regulating services(the unit of analysis is 30 m×30 m pixel)

3 討論

本研究以生態產品價值核算的功能價值法為基礎,以華東地區最大的農光互補電站正泰江山電站為研究區,結合遙感和地理信息數據、實地采樣數據和農業種植數據,開展了農光互補電站生態產品價值的核算。通過結合遙感數據和實地采樣數據對核算指標數據和生態生產函數中的參數進行了優化和細化,使得核算結果更能真實準確地反映農光互補電站的生態產品價值。結果表明,不同區域生態產品總值的分布為山茶區最高,其次是獼猴桃區、蔬菜區和養殖區,中藥區最低。電站2021 年的單位面積生態產品價值為3.79 元·m-2,獼猴桃區最高,其次是山茶區、中藥區和養殖區,蔬菜區最低。

將案例區每種調節服務功能量進行最大-最小歸一化后的比較結果顯示,不同區域的調節服務豐度不同(圖6)。獼猴桃區和山茶區的調節服務豐度相對較高,水源涵養功能的豐度在獼猴桃區最大,是最小區域(養殖區)的2.19 倍。土壤保持功能的豐度在養殖區最大,固碳和釋氧功能的豐度在山茶區最大,空氣凈化功能的豐度相對較高,且在各個區域差異不大。

圖6 不同區域的調節服務相對豐度Figure 6 Relative abundance of regulatory services in different regions

整個案例區及各區域的調節服務相關性分析的結果(圖7)表明,電站的水源涵養和空氣凈化功能、固碳和釋氧功能、固碳和空氣凈化功能均存在較強的正相關性,相關系數分別為0.84、1.00 和0.79,而土壤保持功能和水源涵養之間的負相關性顯著,相關系數為-0.07。各區域的各調節服務間相關性系數有所差異,但在趨勢上和總區域保持一致??傮w來看,水源涵養、固碳、釋氧和空氣凈化四類生態系統服務相互協同,而土壤保持與水源涵養、空氣凈化功能在大部分區域表現出權衡關系。通過對調節服務進行相關性分析可以更好地理解農光互補的生態價值。

生態產品價值核算可以定量地反映區域的生態效益,但是不同學者對生態產品核算指標的選取有所不同,核算方法也存在一定的差異性。除此之外,各地區地理環境和種植作物的不同,導致單位面積生態產品價值量核算有一定差異。目前對農光互補電站的生態產品價值進行核算的研究較少,但有學者對光伏電站和農田生態系統的生態產品價值進行了研究。Liu 等[49]對位于寧夏毛烏素沙漠的640 MW(占地面積約1 553 hm2)光伏電站的生態產品進行評估,結果表明其光伏板下草地生態產品總價值為9 122.61 萬元,是電站發電效益價值的34.9%,光伏電站板下草地單位面積生態產品價值為5.95 元·m-2,表明光伏電站提高了區域的生態效益。唐衡等[50]對北京不同種植模式的農田生態產品價值進行核算,發現不同種植模式的農田生態產品單位面積價值范圍在3.65~8.59 元·m-2之間。本研究案例區江山農光互補電站的單位面積生態產品價值為3.79 元·m-2,略高于北京農田生態系統單位面積價值的最低值,低于寧夏毛烏素沙漠光伏電站草地的單位面積生態產品價值,但與上述研究結果處于同一數量級,說明核算結果總體上比較合理可信。

除生態產品價值外,江山農光互補電站的經濟效益和社會效益也不容忽視。根據電站提供的統計數據,江山農光互補電站的年發電量為1.83×107kWh,項目較早地利用光伏發電和農業種植相結合模式進行了實踐,補貼后的年發電收益可達2.13 億元,是目前電站的主要收益來源。江山農光互補電站25 年運營期總發電量可達4.90×109kWh,可滿足江山市10萬戶、40 萬人年用電需求。江山農光互補電站在建設和運維期間也提供了諸多就業機會,光伏電站運維人員有19 人(男女比17∶2),農業管理人員20 人,農業耕種者每年多達150 人。同時江山農光互補電站作為教育實踐基地,會舉辦公益教育參觀活動,公眾在游覽時也學習了節能減排等環保知識。

綜上,作為一種設施農業系統,農光互補光伏電站通過土地立體化的利用技術實現了良好的社會經濟效益和生態效益。農光互補模式是光伏電站未來的發展趨勢,定量地對農光互補模式的生態效益進行評估利于產業的發展。農光互補電站生態產品價值的核算是準確評估其生態效益的基礎,也是量化光伏資源開發所產生的生態影響的重要依據。但不同于行政區域的生態產品價值核算,電站項目尺度的核算往往缺乏統計和監測數據,本研究采用了實地采樣和調研的方式獲取相關數據,這也意味著其他類似項目的定量評估也需要進行實地采樣和調研,因而在進行大規模推廣和建立長效評估機制時需要考慮成本問題。未來需要拓展基于農光互補電站生態產品價值核算成果的應用場景(如建立農業碳賬戶和項目開發的生態功能占補平衡機制),建立生態產品價值應用體系。

基于以上分析,未來的研究可以進一步分析不同氣候條件、不同光伏設施條件(如架高、間距)、不同種植品種和不同農業管理條件下農光互補電站發電效益與生態效益的交互關系,從而因地制宜提出不同的農光互補模式,更好地促進光伏產業、農業和生態修復的協同發展。

4 結論

(1)農光互補電站產生良好經濟效益的同時也帶來了一定的生態效益,功能價值法可用于評估農光互補電站的生態產品價值,本研究案例區2021 年的生態產品價值量達1 605.64 萬元,單位面積生態產品價值為3.79 元·m-2。研究結果表明農光互補電站可以實現能源與農業的雙重收益,有望促進光伏與農業的協同發展。

(2)農光互補電站的生態產品價值在不同種植或養殖類型區域(山茶區、蔬菜區、中藥區、養殖區和獼猴桃區)存在明顯的空間異質性,因此可以結合核算結果優化生態產品空間布局,從而提升電站的生態效益和綜合效益。

(3)本研究彌補了定量評估農光互補電站生態效益的空白,實現了對農光互補電站進行生態效益的量化評估,為農光互補電站生態效益的綜合評估提供了技術支撐,同時為光伏資源利用和生態產品價值協同實現提供了一種新思路和定量研究依據。

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