文/圖 通威新能源公司 歐建華、通威股份 張璐

　　中國水產頻道原創(chuàng)報道，“漁光一體”模式由通威股份有限公司2013年提出，它是指在合理保證池塘基本漁業(yè)生產性能前提下，在水面一定高度架設光伏電站，實現水上發(fā)電有效運行，水下漁業(yè)生產正常開展的一種新型立體高效的生產方式。通過多年研究實踐，這一方案日臻完善，綜合成效顯著。

　　水上發(fā)電水下養(yǎng)魚，這是大家對“漁光一體”最樸素簡單的認識，但漁業(yè)與光伏發(fā)電如何有效協(xié)同，池塘漁業(yè)養(yǎng)殖性能如何保障，其理論依據和邏輯原理是怎么回事？可能大家不一定有清晰的認知。由于個別公司“漁光互補”項目在漁業(yè)養(yǎng)殖的不良影響，部分同行又將“漁光一體“等同于“漁光互補”，對其效果持有疑慮。本文將向大家介紹漁光一體池塘在漁業(yè)上的邏輯原理，呈現“漁光一體“的實際應用效果。

　　安裝光伏電站后的池塘，在原有結構和配套條件未做大的改變情況下，只要以下四個關鍵因素變化不大或能較好解決，其生產能力就能得到較好維持和保障。具體是：

　　光照性能：指漁光一體池塘正常漁業(yè)生產應具有的光照通量，簡稱“光通性”。

　　水溫性能：指漁光一體池塘水體熱交換（水溫變化）通暢性，簡稱“溫通性”。

　　氣通性能：指漁光一體池塘與環(huán)境氣體交換通暢性，簡稱“氣通性”。

　　生產便利性：指漁光一體池塘漁業(yè)生產作業(yè)暢通性或方便性，簡稱“便通性”。

　　針對以上四要素（簡稱“四通性”），通威提供了較好的解決方案，特別是創(chuàng)新成功柔性支架技術的運用，池塘生產作業(yè)的暢通性進一步提高，“四通性”更加完善。

　　“萬物生長靠太陽，組件橫架于水面上方，直接遮擋陽光，應該影響漁業(yè)生產”，這是許多同行擔心的最主要問題。那么，漁光一體池塘光通性能怎么樣，能否滿足養(yǎng)殖生產對光的需求呢？為此，我們首先必須弄清楚養(yǎng)魚對光的需求量。

　　從魚類（包括蝦、蟹）本身來講，其生長過程對光的需求強度并不大，只要采食光照得以滿足，水質清新溶氧豐富，能夠正常攝食，魚類就能正常生長。工廠化養(yǎng)殖車間，普通的燈源照明已能很好滿足，此時的光通量在200-500lux左右。

　　池塘養(yǎng)殖中，魚類需要的溶氧，部分魚類（鰱鳙魚）的初級餌料，以及排泄物的生物分解耗氧等需要池塘藻類光合作用提供，藻類光合作用在池塘生產力方面發(fā)揮著主要作用。因此，池塘藻類對光的需求水平就代表著漁業(yè)對光的需求水平。

　　那么，藻類對光的正常需求是多少呢？我們先了解一下池塘常見藻類對光照的適應值。

注：以上資料來源于《環(huán)境工程》第37卷第5期：光照對我國常見藻類影響機制及其應用

　　從表中數據看出，大部分藻類對光照適應范圍在1000-8000lux。喜好強光的藻類較少，只有如藍藻中的“鈍螺旋藻”、(可能還有部分裸藻)、綠藻中的“海洋小球藻”、“小球藻XQ”等少數幾種，其適應性高達80000lux以上。池塘中經常爆發(fā)的藍藻（包括部分裸藻）是大型有害的耐強光藻類，對漁業(yè)生產不利，是控制對象。

　　藻類生活在水中，呈不同深度立體分布，長期進化適應了水下低光照環(huán)境，同樣，沉水植物也具有適應水下低光照環(huán)境的特點。

　　很多藻類有纖毛，具有一定運動能力，可以根據光照強度調整其在水體中的位置和深度，以趨光或避光，有一定的光選擇主動性，這也是池塘水色一天三變的主要原因。

　　強光能使許多植物冠層表面的葉片（包括水體藻類）發(fā)生光抑制現象：一是“曬傷”，強光導致光合作用的光系統(tǒng)破壞，恢復過程一般要十幾個小時甚至幾天；二是“午睡現象”：在強光條件下通過葉黃素循環(huán)耗散過剩光能，形成自我保護機制。因此過多的光輻射對植物有害。

被曬傷的植物

被曬死的水草（伊樂藻）

　　事實上，種植業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)為防止強光危害搭建遮陽網的現象十分普遍

　　為了簡明闡述漁光一體在光資源分配方面的具體情況，這里將漁光一體池塘光伏組件安裝分布后養(yǎng)殖水面能接受的光照情況做如下分析：

漁光一體池塘光伏組件安裝結構示意圖

　　為了弄清楚漁光一體池塘的光通性，我們對通威南京龍袍漁光一體基地光伏組件上方20厘米區(qū)域（如圖所示L區(qū)）、組件垂直投射區(qū)域（如圖所示的D1區(qū)）水面上10㎝位置和兩排組件之間的間隔垂直投射區(qū)域（如圖所示D2區(qū)）水面上10㎝位置光照強度進行監(jiān)測，數據如下：

組件上方（L區(qū)）測定時點光照強度加權平均值41653lux

　　光伏組件垂直投影區(qū)（D1區(qū)）測定時點光照強度加權值為9375lux，主要為散射光，其強度與組件離水面的高度成正相關，這一判斷得到安徽宿縣農光互補項目組件下不同高度光照強度測量結果的證實，因此組件離水面高度是光分配的一個重要措施。

組件間隔投影區(qū)（D2區(qū)）測定時點光照強度加權值為36812lux

　　光伏組件安裝區(qū)域水面上10㎝（如圖所示D區(qū)）光照強度值

　　=（D1區(qū)光照加權值+D2光照區(qū)加權值）÷總測天數

　　=(10712337×4+2672011×3)lux÷(291×4+285×3)天

　　≈25193(lux/天)

　　從以上觀測數據可以看出：

　　a、在類似南京龍袍光照較好的地區(qū)，對漁業(yè)生產而言，池塘接收天然的光照量存在大量過剩現象。

　　b、光伏區(qū)（D區(qū)）水面光照強度÷正常光照強度=25193÷41653≈60%，是藻類光照適應值（8000lux）的2-3倍。即使光照強度下降2-3倍（如早晨、傍晚光照偏弱），也可能基本滿足絕大部分藻類光合作用需求（目前尚無早晨、傍晚時段光通量數據，有待進一步觀測，結合安徽宿縣“農光互補”項目類似D區(qū)地表輻射能為全年47.3%的資料數據判斷，光伏區(qū)光照通量也平均在20000lux-25000lux）。

　　c、當然，在陰雨天氣，光照不足的程度要比非光伏池塘表現更突出。通過合理分布的組合式增氧系統(tǒng)（葉輪式增氧機、微孔增氧機、水車式增氧機）增加這一時段的水體溶氧即可解決這一短時問題。

　　d、在漁業(yè)“光過�！闭J知基礎上，通威通過合理的組件排列間距和組件離水面高度進行光資源的初步分配，為養(yǎng)殖留足的投喂捕撈區(qū)及其他未安裝組件的零散區(qū)域是對光資源的補充分配，基本滿足了先保障漁業(yè)用光，再考慮發(fā)電用光的“先漁后光”分配原則，滿足了漁光一體池塘“光通性”需求，這主要基于通威對漁業(yè)高度認知和長期技術積累。

　　為了便于大家更好理解，可將重慶山區(qū)山間地農作物種植所能接受的光照量作類比：重慶黔江地區(qū)日照小時數為963，南京龍袍為1489，是南京地區(qū)65%。在山間凹地種植的農作物，只有正午前后能得到陽光普照，其余時間因高山遮擋，主要接受低強度的散射光，其類比接受的光通量低于65%，但其作物產量水平與南京地區(qū)沒有太大差距。由此可見，在我國光資源比較豐富、光伏電站分布較多的地區(qū)，對于植物、藻類生長需求而言，自然光資源是遠過剩的。這就是漁光一體光資源分配邏輯的參照依據。

　　為了弄清漁光一體池塘水溫變化規(guī)律，分別對江蘇龍袍漁光一體基地和河北豐南漁光一體基地10cm深度水溫進行全養(yǎng)殖周期觀測，結果為光伏區(qū)水溫和非光伏池塘水溫同時點平均相差分別為0.61℃和0.48℃；為了再次測定溫差滯后時間，在江蘇泗洪天崗湖（3萬畝）基地升溫期連續(xù)20天觀測，結果是光伏區(qū)水溫滯后非光伏池塘水溫基本1天時間。對整個漁業(yè)養(yǎng)殖生產周期而言，滯后一天，溫差0.55℃左右，其影響并不大，對養(yǎng)殖品種的產量和生長速度等完全可以通過養(yǎng)殖方式和管理措施進行有效調節(jié)。

注：監(jiān)測其非光伏區(qū)水溫平均為26.63，光伏區(qū)為26.02，測期平均值相差0.61℃。

測溫期內：水溫上升期平均低0.42℃，水溫下降期高0.6℃，平均滯后0.48℃。

春季湖泊水溫回升幅度慢于池塘水溫回升，4月溫差平均值0.8℃，滯后期1天左右

　　以上的數據和一般人的經驗判斷差異較大，但卻在情理之中。池塘水溫變化，主要依賴于環(huán)境溫度的變化，即氣溫變化，水溫主要跟隨氣溫的變化節(jié)奏。太陽輻射直接導致水溫升高的幅度和持續(xù)時間是有限的，這是因熱輻射的傳導作用，水、大氣環(huán)境不停進行熱交換的結果。

　　這種光伏池塘短時間的緩溫效果對漁業(yè)生產也帶來好處，一是夏季高溫中午時段，光伏組件遮陰可抑制水溫短時間的急劇升高，減緩一天之中12-15時水溫過熱（32℃以上）對養(yǎng)魚的危害；二是面對氣溫急劇下降天氣，連片的光伏組件與水面之間形成短時間的緩溫區(qū)（與前述光伏池塘水溫滯后非光伏池塘水溫基本1天時間情況類似），光伏池塘水溫下降速度和幅度相對平緩。這兩個方面促成水溫穩(wěn)定性比非光伏池塘強，可減少養(yǎng)殖魚蝦蟹的應急反應。這一現象與下圖“林里林外的霜”極其類似。

林里林外的霜

　　池塘與大氣的氣體交換有兩個維度，一是水面與大氣接觸面（水氣界面）之間發(fā)生的氣體交換，主要指空氣的溶解和池塘水體內產生氣體向大氣釋放溢出。二是水面上方氣體與大氣環(huán)境的交換對流。

　　光伏電站對水氣界面的影響主要是安裝水泥樁對水面占用，根據工程設計，每畝池塘打樁數量為12根，水泥樁直徑為300mm，占用水面面積0.848㎡，占畝面積0.13%，對水體占用為1.7立方米，在蓄水量不減少的情況下，水位有微小升高（2.5㎜），因此，其對水氣界面影響微乎其微。

　　漁光一體池塘組件朝南呈陣列排布，南北向有相對較少貫通道，東西向貫通道較多。因地理位置和池塘形狀等差異，組件的安裝排布也有明顯差異，通風性也隨之變化�？傮w來看，組件下方與水面之間和組件上方的大量空間是暢通的，只是組件排布位置略1-1.5米縱向區(qū)間通風性能有一定阻擋。測算風阻的計算比較復雜，這里不做相關運算。通威電站設計人員運算數據，組件系統(tǒng)一般風阻率15%左右。也就說，對水體上方氣體流動有15%的影響，這也是光伏池塘水溫穩(wěn)定性增加的形成原因，但仍保持了85%的通風性能，池塘與大氣環(huán)境之間能夠實現通溫通氣的有效互動。

　　漁業(yè)養(yǎng)殖日常主要操作工作有飼料投喂、巡塘檢查、施用調水產品和外用防治藥物等，需要在埂上、水面船上或下水操作。安裝光伏電站一般不破壞塘埂通過性能，反而有所優(yōu)化；組件最低點離水面超過1米，高點達2.5米，還有縱橫交錯的3-4米寬的間距通道，劃船、施藥等作業(yè)非常暢通。

　　早期的漁光一體池塘，因大量使用水泥樁作為組件承載支撐結構，對池塘捕撈全塘拉網形成明顯影響，為解決這一問題，通威給出了以下方案：

　　養(yǎng)蝦養(yǎng)蟹池塘：采用地籠多次捕撈，對蝦起捕效果好、品質好，其便利性和靈活性收到養(yǎng)殖戶認同。地籠是河蟹捕撈單一而傳統(tǒng)方式。

　　養(yǎng)魚池塘：留有專門投喂捕撈區(qū)，日常飼料投喂主要集中于此，該區(qū)未安裝組件，池底深度低于組件區(qū)域1米，是池水匯集地。需要輪捕賣魚時，在料臺使用罾網、圍網捕撈，這是常規(guī)池塘多批次賣魚普遍使用的捕撈方式。需要全起捕上市時，逐步排放池水，讓魚匯集到捕撈區(qū)拉網捕撈，直至干塘清理。

　　通威工程技術人員結合漁業(yè)生產特點，創(chuàng)新性設計出柔性支架組件安裝方案，與傳統(tǒng)的固定樁組件安裝方案相比，水泥樁數量減少85%，每畝由原12根減為1.8根。池塘樁基可優(yōu)化設置在池埂邊緣，架空高度提升，拉網捕撈和池塘維護十分方便，是通威今后的漁光一體項目主要的安裝方案。

　　通威漁光一體漁業(yè)養(yǎng)殖模式可簡單分為四大類，一是普通淡水魚塘，主要養(yǎng)殖品種有草魚、鯽魚、鯉魚、鱸魚、青魚、泥鰍等，目前已涵蓋大部分養(yǎng)殖品種，實現主養(yǎng)品種2500斤/畝，加上套養(yǎng)品種產量，越過3000斤/畝產量大關，同周邊同類型池塘產量無差異。在實際生產中發(fā)現，漁光一體池塘很少出現藍藻泛濫現象，這與光伏組件降低水面光照強度，適宜的光照量適合大多數有益藻類生長，抑制耐光強度較高的藍藻泛濫密切相關，這對池塘水質管控非常有益。二是淡水養(yǎng)蟹池塘，目前產量280斤/畝，比同類型池塘產量更高，規(guī)格更大，這與光伏池塘能緩解江蘇地區(qū)過高水溫，避免高溫強光期水草衰亡密不可分。三是海水漁光一體池塘，主要養(yǎng)殖南美白對蝦，套養(yǎng)龍膽石斑等，其對蝦產量700斤/畝左右，與周邊同類型蝦塘成功率提高，單產略高，這與套養(yǎng)模式和漁光一體池塘水溫變化相對穩(wěn)定，對蝦應急減少有緊密關系。四是湖泊型漁光一體，圍網精養(yǎng)區(qū)產量1500斤/畝，精養(yǎng)區(qū)外的大水面生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)產量150斤/畝。從多年的生產實踐結果可以看出，漁光一體池塘基本的養(yǎng)殖性能得到維持，在水溫穩(wěn)定性、水質穩(wěn)定性方面還表現出一定的積極作用。

　　隨著通威柔性支架的廣泛運用，漁光一體池塘的便利性與普通魚塘差異大幅度減小，池塘的綜合性能得到進一步完善。在環(huán)保漁業(yè)方面，通威漁光一體河蟹養(yǎng)殖模式已成為多地政府治理農業(yè)污染的參觀學習樣板；將現代工廠化漁業(yè)養(yǎng)殖技術與漁光一體池塘建立經濟型濕地凈化系統(tǒng)有機組合，可實現環(huán)境零污染、魚類高品質、產能不下降、效益更穩(wěn)定等諸多訴求目標，是通威探索治理漁業(yè)養(yǎng)殖污染又一新路徑新方法。

　　水上持續(xù)生產清潔能源，無環(huán)境污染、無溫室氣體排放，對實現習主席2060年碳中和目標意義重大；初步測算，每畝池塘可實現年發(fā)電收益23000元，稅收近4500元。水下繼續(xù)從事漁業(yè)生產，運用通威現代漁業(yè)智能化設備、環(huán)保漁業(yè)技術措施和綜合的水產發(fā)展平臺，每畝可提供優(yōu)質無公害魚蝦蟹產品280-3000斤/畝，實現利潤2000-6000元/畝，對穩(wěn)定市場優(yōu)質水產品供應，促進農民增收致富持續(xù)發(fā)揮重要作用�！耙坏仉p用、立體開發(fā)、綠色發(fā)展、效益倍增”是通威“漁光一體模式”所表現出的突出的經濟特征和良好的社會效益。水上光伏發(fā)電，水下魚蝦成群，深藍方陣望不盡，翠綠池水粼光燦，好一幅美麗鄉(xiāng)村新畫卷。