栏目简介

 “城规学术”栏目不定期推送9l制片厂卢珊珊各研究方向的最新研究成果，让大家了解学院最新学术动态。

编者按：

 SUMMARY

       全球已达成共识，利用光伏（PV）技术解决气候变化、化石燃料储量减少和能源结构转型等问题。随着光伏项目日益发展，对土地资源的需求增加，土地的有效利用变得至关重要。深入研究光伏发电与土地的相互作用，最大限度提升光伏发电潜力和优化土地利用率至关重要。然而，对光伏应用各类土地的深入研究仍有限。

本研究全面分析了中国的土地和水域分类标准和政策，深入研究了不同土地类型的光伏机遇、现状和挑战。结果显示，农业、渔业和林业光伏互补模式的协同应用激增，占所有研究的76%。在政策推动下，屋顶光伏研究显著增长，而在荒芜土地应用的研究仅占总数的2%。这为未来的探索提供了更加明确的方向，为光伏+土地战略提供宝贵见解，有望带来生态和经济红利，促进光伏土地使用规划、管理和决策。

       本文由：北京信息科技大学高端信息技术产业研究院助理教授宋晨晨、香港理工大学建筑环境与能源工程系博士后研究员郭直灵、西安交通大学人居环境与建筑工程学院博士刘政光、国家开发投资集团有限公司高级工程师张宏运、大阪大学科学工业研究所助理教授刘冉、9l制片厂卢珊珊助理教授张浩然合作完成。

引言

Introduction

      在全球政策和技术推动下，可再生能源发电迎来大规模发展，到2022年总容量将达3382千兆瓦。欧盟设定2027年光伏发电超越煤炭发电，成为全球领导者，并制定2050年减少80-95%温室气体排放的目标。本研究关注光伏与中国不同土地类型的结合，通过调查光伏与各地的相互作用，打开更多的机遇、现状和挑战的全景视角。研究强调了在推进光伏发展的同时优化土地资源利用效率，呼吁加强对废弃土地和沿海水域的光伏部署研究。提供的见解将指导创新战略、明智决策和可持续规划，对实现“碳峰值”和“碳中和”,优化土地利用以及产生社会和经济效益具有重要价值。

论文的主要贡献如下：

（1）分析中国土地分类中的光伏机遇与挑战。

（2）揭示耕地、湿地和林地对光伏发电的限制。

（3）强调废弃土地和沿海海洋光伏项目。

（4）探索创新的 "光伏+土地 "方法。

（5）全面研究中国不同的光伏土地类型。

图示情况

illustration

      为了研究光伏技术在不同类型土地上的应用，首先是定义土地资源的分类。图1展示了中国在组织土地利用规划方面所做的重大努力，包括自1984年以来进行了三次国家土地利用规划的准备和修订，这些工作对建立土地规划分类系统起到了重要作用。

图 1. 几项具有代表性的土地利用和分类政策的时间表

      其次探讨了不同类型的土地资源用于光伏的情况。农业用地包括耕地、园地、林地、牧地及其他用于农业生产的土地；建设用地包括商业用地、服务业用地、仓储用地、居住用地、公共行政和公共服务用地、公共设施用地、绿地、交通用地、工矿用地等；水域用地包括海洋、河流、湖泊、水库等；未利用土地主要包括沙地、滩涂和盐碱地。图2展示了本研究的框架及土地和水域分类系统。

图 2. 水土分类系统和框架

       第三讨论了水面光伏情况。水面光伏（WPV）设立在海洋、池塘、中小型湖泊、水库、水槽以及煤矿采空区的水面上。图3-a展示了通常被称为WPV的光伏系统分布，广义上讲，这些是长时间暴露于水面的光伏系统，没有严格的定义。中国在WPV方面实现了世界上最高的总装机容量，其中大部分位于东部地区。这种分布在图3-b中明显可见。从2016年到2019年，中国的WPV面积从33.4平方公里扩展到165.0平方公里，装机面积最多的前三个省份分别是江苏（51.5平方公里）、安徽（33.7平方公里）和浙江（16.9平方公里）。

图 3. 2019 年中国水上光伏（WPV）园区分布

       第四探讨了光伏+的模式。中国的西部地区拥有大约130万平方公里的沙漠、戈壁和滩涂。在这些地区，"光伏+治沙+农业+旅游"模式将光伏发电与沙漠治理、生态复苏和旅游相结合。光伏板下栽种了草乌、甘草和紫花苜蓿等经济作物，同时鸡和羊在板间自由漫步。在沙漠化严重的地区，种植如泡桐木这类植物的“草方块”有助于稳定沙土。图4展示了这一模式的示意图。

图 4. "光伏+治沙+农业+旅游 "模式

(A) "电网 "治沙；(B) 发电；(C) 光伏组件下的种植；(D) 光伏阵列下的牲畜放牧；(E) 光伏治沙；(F) 光伏+旅游。(E) 光伏治沙；(F) 光伏+旅游

       最后，探讨了盐碱土壤用于"光伏+农学"技术项目。图5展示了位于大同的熊猫电站，该站建在盐碱地上，年发电量达8000万千瓦时。在张北县，通过扶贫基金和企业捐款共建了128个村级扶贫电站，总规模达3848万千瓦，年光伏发电量近6500万千瓦时，收入约6000万元人民币，每年为贫困村庄带来超过40万元的集体收入。

图 5.  (a) 中国盐碱地的分布。(b) 盐碱地地貌。(c) 熊猫光伏电站

结果

Results

      本研究全面回顾了不同类型土地上光伏技术应用的进展，分析了在农地、建筑地、水域和荒漠等地部署光伏的机遇和挑战，目的是优化土地与资源利用。主要结论包括：光伏将退出耕地，优化建筑全过程能耗，加强内河和海上光伏项目管控。在盐碱地、废矿和荒漠等特殊地形上的应用将推动清洁能源和生态保护。中国可为全球提供可再生能源和土地利用提供经验。研究还指出了需进一步探索的领域，如针对不同地形优化太阳能解决方案。

文章信息

Application of photovoltaics on different types of land in China: Opportunities, status and challenges 

Chenchen Song, Zhiling Guo*, Zhengguang Liu, Zhang Hongyun, Ran Liu,Haoran Zhang

Renewable and Sustainable Energy Reviews

DOI:https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114146

链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032123010043

图文：数字清洁城市实验室

编辑：城规记者团

审核：张浩然  邱玉叶