（报告出品方/分析师：长江证券毕春晖李家明张智杰）
我们此前深度报告研究了建筑+光伏（BIPV）这一应用场景的未来空间和发展潜力，但BIPV仅是诸多应用场景的一种，随着双碳政策的持续推进，光伏的应用潜力也将被充分挖掘，本篇报告，我们将注意力集中在另一具有潜力的应用场景，即光伏农业。
光伏农业，涉及哪些应用场景？
光伏农业是光伏电站开发投资与农业开发投资运营的跨界合作项目。
综合发挥光伏系统与农业生态系统的联动效应，可形成1+12的效果。根据光伏+农业的落地形式，目前已有农光互补、鱼光互补、牧光互补、林光互补等多种业态。政府早已注意到光伏农业对扶贫、环保等方面的积极意义，在政策及行动上不乏支持，如年能源局开展了农光互补、牧光互补、渔光互补等“光伏＋”综合利用行动。
政府严控光伏项目占用农用地，防止土地“非农化”。光伏农业项目会在农业用地上进行建设，可能会导致硬化地面、破坏耕作层、抛荒、撂荒等问题，使农业可用的土地面积下降。
《全国土地利用总体规划纲要（—年）调整方案》中要求：
到年全国耕地保有量不少于18.65亿亩（约1.2万亿平米）；年起实施的新土地管理法则新增“永久基本农田”概念，《全国土地利用总体规划纲要（—年）调整方案》中要求：到年全国永久基本农田保护面积不少于15.46亿亩。因而，政策端基本围绕土地用途/性质不改变的前提下，有条件地推动光伏农业建设。
如年《关于支持光伏扶贫和规范光伏发电产业用地的意见》，明确禁止以任何方式占用永久基本农田，对深度贫困地区脱贫攻坚中建设的光伏发电项目，以及国家能源局、扶贫办确定下达的全国村级光伏扶贫电站建设规模范围内的光伏发电项目的用地，予以政策支持。
在双碳目标下，新能源装机增长促进清洁能源使用是未来趋势，光伏或将扮演更加重要的作用，而增加和拓展光伏的应用场景，也有利于促进光伏装机增长。
本篇报告，我们重点梳理了光伏农业的几个相对成功的应用项目，供大家参考。
农光互补：喜阴/喜阳作物皆可，充分发挥互补性农作物的种植活动可与光伏进行结合，起到充分利用太阳能的效果。
近年来我国蔬菜种植面积持续提升（年超过亿平米），若考虑0.1%的蔬菜种植面积可以采用光伏项目，按照每平米Wp，每瓦4元计算，对应市场容量可达43GW/亿元。
光伏+喜阴作物：不影响作物生长，增加发电收益
光伏+喜阴作物：在不影响作物生长基础上，增加发电收益。
理论上看，由于喜阴作物的种植环境对阳光的要求不高，若仅对大棚进行遮光处理也造成了太阳能资源的浪费，加装光伏恰好可以弥补这一损失。
平泉汇勇30兆瓦光伏发电项目与设施农业相结合，实现了降碳+扶贫的双目标。
项目全部采用w多晶硅组件，总占地亩，总投资3亿元，年发电量MWh，按当前电价和历史国补（0.42元/度）测算IRR约7.1%。年底，该项目已完成并网发电，每年可节约标煤约1.31万吨，减轻排放二氧化碳约3.95万吨，二氧化硫吨。
项目扶贫贡献显著，农民以元/亩价位出租土地给光伏企业，企业建好大棚后以0元/标准棚反租给农民，按每个贫困户按租种一座标准棚计算，每个标准棚0只菌棒，大棚租金0元（每棒租金0.2元），每棒成本2.3元、人工费0.5元、技术管理费0.2元，每棒共计投入3.2元。平均每棒按出菇1.8斤计算，每斤3.2元，每棒收益5.76元，利润2.56元，贫困户每年增加收入2.56万元，1座标准棚每年可为当地农民增加收入约万元。
光伏+光合作物：根据作物/组件吸收特性差异实现光能高效利用
植物光伏作用吸收光谱与光伏组件吸收特性存在差异，利用这种差异，可在不影响（或影响较小）的情况下，实现对太阳能更充分的利用，代表性案例如中节能丰镇30MW光伏农业科技大棚项目。
项目于年10月28日开工，年3月全部投产，4月份进行有机蔬菜种植项目，主要种植西红柿、黄瓜等有机蔬菜，同时试种茶叶、红玫瑰及各种菌类。
项目预计每年可为电网提供清洁电量约万kW.h（按历史国补和近期电价测算的IRR为6.9%），与相同发电量的火电相比，相当于每年可节约标煤t（以平均标准煤煤耗为g/kW.h计），相应每年可减少多种大气污染物的排放，其中减少二氧化碳约万t，二氧化硫约t，氮氧化物约t，将对优化丰镇地区能源结构、改善丰镇地区环境情况、加快地方经济社会发展起到积极的推动作用。
牧光互补：显著节约电费，促进环境改善
光伏+圈养：屋顶分布式促进企业经济效益提升
禽畜养殖场可在屋顶安装光伏系统，实现用电节约，提升效益。伴随我国肉类消费的不断提升，禽畜养殖规模不断扩大，带来养殖场所面积扩大。
年，全国生猪出栏万头，增长27.4%；肉牛出栏万头，增长3.1%；羊出栏万只，增长3.5%；家禽出栏.4亿只，增长1.1%。
按照每头猪2.5-3平米、家禽0.1-0.12平米/只、牛4-6平米/头，羊1-1.5平米/只，测算年出栏猪牛羊禽对应的畜/禽养殖建筑面积约38-47亿平米，若其中5%面积用于安装光伏，按Wp/平米计算可装机38-47GW，按4元/Wp计算市场容量可达-亿元。
华晟牧场0千瓦分布式光伏项目显著节约电费，提高企业经济效益。项目总投资约万元，占用屋顶面积约平方米，装机容量为0千瓦，预计年平均发电量.05万千瓦时，我们测算项目IRR约12%。年平均减碳量可达万吨。由于牧场冬天要给生猪保温，夏天则要实现通风，用电24小时不间断带来较高电费投入，项目投入使用后，预计能减少30%的用电量，能实现企业经济效益和环境效益“双赢”。
光伏+散养：利用电站对环境的改善效应，实现更大经济价值
光伏电站可促进环境改善，我国戈壁面积较大，应用前景广阔。成批量铺设的光伏板使得风速减小，蒸发量下降，空气湿度增加，夜间水分凝结于光伏板及支架表面，滴落土壤后提升了地面含水量，促进草类植物生长，在一定程度上遏制了荒漠化的扩大延伸。
中国的戈壁广泛分布于温都尔庙—百灵庙—鄂托克旗—盐池一线以西北的广大荒漠、半荒漠平地，总面积约45.5万平方公里，虽然大部分戈壁地区为人口密度极低或为0的无人区，自然条件并不能满足牧光互补，但仅若考虑其中0.1%的面积符合牧光互补条件，则对应装机规模在45.5GW/亿元，具有较大发展潜力。
光伏电站改善了环境，但植物生长高度提升后也会对光伏板形成遮挡，导致发电量降低，解决该问题，一方面是提高地面电站支架高度，另一方面则是加大畜牧业生态建设，充分利用草地资源，典型案例包括青海塔拉滩光伏产业园。该水光互补光伏电站一年可发电量达14.94亿千瓦时，对应到火力发电相当于一年节约标准煤46.46万吨，减少二氧化碳排放约.66万吨，二氧化硫4.5万吨，氮氧化合物排放2.25万吨，创造了良好的社会生态环境效益。另一方面，周边村民也受园区邀请进入放羊控制草地生长，还能通过清洗光伏组件、割草、做保安等方式拓宽收入渠道。
渔光互补：控制强光，充分利用太阳能
近年来，我国淡水+海水养殖面积保持在亿平米左右，规模依旧较大，应用光伏也存在较大想象空间。在亿平米基础上，只要能够达到1%渗透率，按照每平米装机40Wp，每瓦4.5元计算，对应的市场容量可达28GW/亿元，未来具有较大潜力。
渗透率能够提升的原因在于：太阳辐射存在溢出池塘需求的情况，故可充分利用过剩太阳能。
根据《“渔光一体”的逻辑原理》，鱼/虾/蟹等养殖过程对阳光需求，主要来自于：
1）正常采食光照得以满足，工厂化养殖车间，普通的灯源照明已能很好满足；
2）池塘养殖中，鱼类需要的溶氧，部分鱼类（鲢鳙鱼）的初级饵料，以及排泄物的生物分解耗氧等需要池塘藻类光合作用提供，藻类光合作用在池塘生产力方面发挥着主要作用。因此，池塘藻类对光的需求水平就代表着渔业对光的需求水平。
从下表数据看出，大部分藻类对光照适应范围在20-μmol·m-2·s-1。喜好强光的藻类较少，只有如蓝藻中的“钝螺旋藻”、绿藻中的“海洋小球藻”、“小球藻XQ”等少数几种，其适应性较高。池塘中经常爆发的蓝藻（包括部分裸藻）是大型有害的耐强光藻类，对渔业生产不利，是控制对象。
另一方面，强光也会导致植物光抑制，对水产造成伤害。根据《“渔光”一体的逻辑原理》，强光能使许多植物冠层表面的叶片（包括水体藻类）发生光抑制现象，包括：
1）强光导致光合作用的光系统破坏，恢复过程一般要十几个小时甚至几天；
2）在强光条件下通过叶黄素循环耗散过剩光能，形成自我保护机制。
因此过多的光辐射对植物有害，种植业和水产养殖业为防止强光危害也存在搭建遮阳网的现象。
我们观察到已有上市公司进行渔光互补的大规模应用，但目前在整个淡水养殖面积的市场渗透率仍然较低，具有较大发展潜力。
通威股份以农业+新能源为两大主业，形成了“农业（渔业）+光伏”资源整合、协同发展的经营模式。截至H1，在新能源方面，公司已形成高纯晶硅年产能8万吨，太阳能电池年产能35GW；
在发电业务方面，公司建成以“渔光一体”为主的光伏电站46座，累计装机并网规模超过2.4GW，上半年实现发电量15.24亿度。
通威新能源已在包括江苏如东、江苏扬中、江西南昌、广西钦州、湖北天门、广东台山、内蒙古土左旗、安徽怀宁、安徽和县等全国多个省市开发建设了“渔光一体”基地，在全国真正具备养殖条件的水面光伏项目方面，通威渔光一体规模占比超过10%，但若按照42-45Wp/平米装机计算，公司渔光一体项目在全国淡水养殖面积的渗透率仅为0.1%左右，表明尚有较大开发空间。
林光互补：提高林地收益，吸引更多资本投入
我国造林难度加大，通过光伏可提高林地受益，进而吸引更多资本投入。林光互补的原理为光伏阵列上方接收太阳光实现发电，阵列下部空间种植耐阴作物，实现阳光、土地资源的立体高效利用。
年林业局《关于光伏电站建设使用林地有关问题的通知》提出对于森林资源调查确定为宜林地而第二次全国土地调查确定为未利用地的土地，应采用“林光互补”用地模式，“林光互补”模式光伏电站要确保使用的宜林地不改变林地性质。
根据最新的第八次全国森林资源清查主要结果，未成林造林地面积万公顷，现有宜林地质量好的仅占10%，质量差的多达54%，且2/3分布在西北、西南地区。采用光伏+林业的模式，可通过光伏受益放宽造林成本约束，因而也有利于造林难度较大地区的森林增长。若考虑全国未成林造林地面积的0.5%参与林光互补模式，则有望带来市场容量3.25亿平米/65GW/亿元。
示范案例包括张家口光伏林业项目，已成为该市独居特色的造林模式。
按照造林面积和光伏电站面积各50%的比例，在光伏板间及光伏板下种植灌木或者亚乔木的方式进行建设，截至年，张家口宣化区已经完成总投资66.7亿元，总装机容量68万千瓦的光伏发电项目，在美化公路两侧山坡的同时，还使项目区及周边15个贫困村、多个贫困家庭通过光伏扶贫实现户年均增收元。
根据《张家口首都水源涵养功能区和生态环境支撑区建设规划（-年）》，张家口将因地制宜推广农光互补、林光互补、牧光互补等城乡“光伏+”综合利用工程，利用荒山、荒坡推进一批大型地面电站建设，力争到年光伏发电装机规模达到万千瓦。
未来展望，哪类组件/应用场景值得期待？
组件：价格+发电特性是重要参考因素
价格：晶硅较碲化镉占优，但随扩产进行均有下降空间多晶硅价格占优，或对扶贫电站吸引力较大。以ENF给出的数据为例，可见整薄膜组件价格高于单晶硅，多晶硅价格最为便宜。考虑到光伏在农业领域的应用多为扶贫电站，这一类项目对价格可能更加敏感，眼下多晶硅的使用可能更占优势。但价格不应成为单一考量因素，如对于圈养养殖场等用电量较大的场景，更应考虑综合发电效率。
薄膜电池价格更高或因其产业链发展较晶硅更短，若考虑未来产能的持续释放，二者均有降价空间。
晶硅作为国内光伏组件的主要材料，随着双碳目标的持续推动以及去年以来组件价格上涨带动的扩产意愿或将持续释放，叠加自身技术进步，或将进一步促进价格长期下行。
薄膜组件受产业链发展时间较短影响，目前价格高于晶硅，但随其自身技术的进步和扩产带来的规模优势或也将促使价格维持下降，今后价格孰高存在不确定性。
发电特性：强光优先晶硅，偏弱光碲化镉更具竞争力
从发电能力上看，目前单晶硅依旧占优，薄膜强于多晶硅，但未来随技术进步不排除效率超越晶硅的可能性。薄膜理论上的极限发电效率可以达到33%左右，而晶硅电池不超过30%。但因为技术及设备等限制，目前量产层面依然是晶硅占据明显优势，随着薄膜电池技术不断进步，量产效率有望持续提升。
从实际工况下的发电情况来看，碲化镉和单晶硅电池的表现最好。
根据《六种太阳电池光伏阵列实际发电性能比较》，从8年1月22日到8年7月20日共天中，在相同的运行条件下，碲化镉和单晶硅平均每KW日发电量2.43度，高于HIT、多晶硅、非晶硅、CIGS等其他类型组件。
细分不同情况下的发电能力，单晶硅、HIT适合在太阳辐射强、多晴天的地区使用；在太阳辐射量较高但有云地区，碲化镉有优势；多晶硅在太阳辐射较低，多阴雨地区才能显现优势。
非晶硅在晴天里的日发电量小于其他电池，在阴天与其他性能大致相同，稍微比单晶硅和CIGS高，碲化镉在晴天的发电量相对其他电池而言不高，但在非晴天有最大发电量。单晶硅和HIT在晴天发电量比较大，但是当云量增加时，性能下降很快。
吸收光谱：碲化镉、多晶硅与光合作用互补性更强
碲化镉、非晶硅电池与叶绿素/胡萝卜素在光谱上的互补性更佳。如下图，碲化镉电池在波长小于nm（蓝光）时相对感度并不高，对这一波段的光能吸收能力一般，而叶绿素A/B以及胡萝卜素在波长小于nm时（蓝光）的吸收效率恰好相反，体现出互补性。
非晶硅同样与叶绿素A/B具有类似关系，区别在于非晶硅的吸收能力在nm（红光）以后快速下降，而同波长范围内叶绿素A/B对蓝光的吸收呈现出一个小的波峰。
在实践过程中，对于光合作物可考虑采用上述两种组件（亦可混用），并可在大棚内家装补充光源以满足作物生长需要。
根据《一种光伏温室大棚及其薄膜太阳能电池屋顶》，该实用新型专利提出一种光伏温室大棚，非晶硅和碲化镉太阳能电池交替排列，保证红蓝光均匀性。
应用场景：农/牧/渔光或率先发力
农/牧光互补：具备封闭空间的大棚种植、圈养农场等等均有较大潜力。
屋顶分布式光伏是相对成熟的应用模式，在已有封闭式养殖场的情况下，加装屋顶光伏是降低碳排放、节约电费的有利手段；此外，由于光伏和叶绿素的吸收光谱具备一定程度的互补性，在种植大棚上安装光伏可以促进阳光的更高效利用。在我国设施农业持续发展的背景下，温室、大棚等面积持续保持较大规模，为光伏发展保有广阔的市场空间。
渔光互补：精于水产养殖，且具备较大面积养殖水面的企业/养殖场有望受益。
水产养殖过程中可能存在过剩的太阳能，通过光伏加以利用，一方面可以降低能源成本，也可对池塘形成遮挡更好地调节养殖环境，考虑到我国淡水/海水养殖面积已经较大，其中不乏规模较大、管理精细、且太阳能资源较为丰富的水产养殖场，未来拓展空间广阔。
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