荷兰光伏建设如何创造净生态效益

“创新使命” （Mission Innovation，简称MI）是2015年《联合国气候变化框架公约》第21此缔约方会议发起的清洁能源领域全球多边合作机制。目前24个国家和欧盟共同加入。由各国能源领域部长作为最高领导层。

受国家科技部国际合作司委托，中国科学院电工研究所成立了“创新使命”中方秘书处，并搭建微信公众号宣传平台，扩大MI在国内的影响力。

荷兰光伏建设及其生态环境影响目录

一、荷兰光伏电站考察

二、荷兰能源转型进程

三、光伏逐渐成为荷兰能源转型的主角

四、光伏电站建设与生态环境

五、荷兰光伏电站考察小结

六、对中国能源转型之路的启发与建议

在所有欧盟成员国中，荷兰距离欧洲达成的可再生能源目标最远。到2019年，可再生能源在荷兰最终能源消耗中的比例将达到8．6％。欧盟内部已达成共识，到2020年这一份额必须增加到14％。

2019年，荷兰新增光伏装机量2．4GW，在1700万人口的基础上，其人均光伏增长达到了140W，可以说是全球人均光伏增长最快的国家。德国历史中光伏增长最快为人均不到100瓦，可见荷兰发展光伏的决心。

一、荷兰光伏电站考察

荷兰位于欧洲西偏北部，与德国、比利时接壤，是由荷兰、加勒比岛国阿鲁巴、库拉索岛和圣马丁四个构成国组成的。其总面积为41，545 平方公里，总人口约为1729万，人口密度高达509人每平方公里，是世界上人口密度较高的国家之一。中国的总体人口密度为144人每平方公里（2018年）。

格罗宁根是位于荷兰北部的一座中型城市。在途径格罗宁根的时候，考察团来到了Midden Groningen 103 MW光伏电站和Veendam 15．5 MW光伏电站。其中，Midden Groningen光伏电站是目前为止荷兰最大的光伏电站。

Midden Groningen 103 MW光伏电站

该光伏电站建设在农业用地，归六个农民家庭所有。荷兰人口稠密，土地紧张。

从前很难选址建设大型光伏电站，但现如今农业用地转为光伏电站将会拥有更好的租赁收益，因此未来荷兰的光伏装机资源量将十分可观。

Veendam 15．5 MW光伏电站

2019年10月下旬，清华大学考察正泰公司位于荷兰的光伏电站

该光伏电站旁边是座化工厂，这里以前是工业用地，土壤受到污染，无法用于商业开发，更不能建住宅。该地在建设光伏设施之前已经进行了一些土壤修复工作，把土壤翻起来，下面铺了塑料膜，以避免渗滤液进入地下水。后工业化国家利用这些受污染的土地来建光伏是一个不错的选择，包括垃圾填埋场等，光伏项目30年，微生物会对土壤进行修复。

二、荷兰能源转型现状

近年来，荷兰致力于能源转型的建设，并希望迅速向低碳经济过渡。荷兰在能源转型中介绍到，荷兰超过90％的能源依赖于化石燃料（天然气、石油和煤矿），并且在未来几十年中，化石燃料将继续在能源系统中发挥作用，但其重要性正在下降。

2018年荷兰能源供应总量

（数据来源IEA2020， The Netherlands 2020 Energy Policy Review）

荷兰在工业和运输业上仍然十分依赖石油资源作为燃料和生产塑料的原料，但是由于不能始终保证供应，政府决定保留战略储备。此外，电力市场正在转向可再生能源。近年来，当地风能和光伏发电份额迅速增长，有望在未来将荷兰从2020年代初的电力净进口国转变为电力净出口国。光伏逐渐成为了能源转型中的主角，荷兰长期致力于屋顶光伏建设，为推动当地光伏产业进一步发展，地面光伏电站的建设逐渐登上了舞台，而地面光伏的建设就设计到土地资源及生态环境的问题，这也是荷兰急需思考的问题。

三、光伏逐渐成为荷兰能源转型的主角

（一）荷兰光伏发展现状

自2011年以来，荷兰太阳能市场发展迅速。各类补贴政策和计划（如SED＋，能源退税，ISDE等）推动的小型屋顶光伏系统和大型地面光伏系统市场都有了明显的发展和增长。下图显示了2008－2019年期间荷兰每年新增光伏装机量以及光伏总装机量（来源荷兰统计局，CBS）。数据显示，荷兰2019年新增光伏装机量2．4GW，其人均光伏增长高达140W，可以说是全球光伏增长最快的国家之一。

2010－2019年每年新增光伏装机量

2010－2019光伏总装机量

荷兰的光伏系统可分为地面光伏和屋顶光伏两大类，其中以15kW作为划分大型光伏电站和小型光伏电站的界限。通过具体分析荷兰2018年和2019年太阳能装机数据可以得出，2019年安装的大型光伏装置（功率超过15千瓦）略多于小型光伏装置。在2018－2019年期间，大型陆上太阳能装置的装机增长（68％）比大型屋顶光伏（60％）略多，甚至超过小型屋顶光伏装机量（38％）。这也是地面光伏安装首次超过屋顶光伏。

（二）荷兰能源转型愿景

2019年最新发布的《气候法案》指出到2030年将温室气体排放量减少49％；到2050年将减少95％的温室气体排放量（与1990年的水平相比）。

同时《气候协定》还对新能源陆地电站的发展制定了目标到2030年至少有35TWh的可再生电力要以分散式生产风能和陆地、水上（而非海上）大型太阳能光伏装置（＞ 15 kW）发电。2018年荷兰的总用电量约为848TWh，以35TWh的发电量为目标，则到2030年大型陆上风电和光伏发电量将占整体用电量的4．1％。然而，2018年的风电和光伏发电（包括大型陆上电站、海上电站以及小型电站）总和也只占了整体用电量的1．7％。

荷兰目前大部分的光伏源自屋顶光伏，地面光伏电站只占其中的13％。从《气候协定》中我们可以推测，由于屋顶光伏的资源有限，荷兰未来将大规模推进地面光伏的发展，与此同时也更加关注地面光伏建设会对土地资源和区域生态带来的影响。

四、光伏电站建设与生态环境

（一）土地资源矛盾

光伏的建设是需要土地资源的支持的，荷兰太阳能装置建设的土地类型为以下四类

小于15kWp的私人屋顶（无SDE ＋）

大于15 kWp的个人和公司的屋顶

残留土壤（不再适合进行农业活动的用地）

农业用地

本文将从屋顶光伏和地面光伏电站两方面对光伏建设的潜力和土地资源的需求进行分析。

1． 屋顶光伏鼓励建设

截至2017年，荷兰建筑屋顶共装有3百万块太阳能电池板。然而这些太阳能电池板提供的电力不足荷兰总电力需求的2％。根据Deloitte的研究表明，892平方公里的屋顶表面适用于太阳能电池板。这相当于125，000个足球场。在这种最佳方案中，可以安装2．7亿块太阳能电池板，共产生60．3 TWh的电量，这意味着太阳能可以满足总电力需求的50％。

然而并不是所有屋顶都能建设太阳能板，由于屋顶光伏还要考虑户主的想法，所以仍存在很大的不确定性。另一方面屋顶光伏建设也需要考虑时间成本，即使估计每年以40％的速度增长，在合适的屋顶上安装太阳能电池板也需要10年。所以荷兰仍需考虑地面光伏的建设。

2． 地面光伏提倡建设在退化土地，不排除农业用地

地面光伏电站的建设涉及到农业用地和退化土地（不再适合进行农业活动的用地）两类用地，目前在荷兰的研究中仍未有对退化土地壤用地的总体测算，所以尚不明确有多少的退化土地可用作光伏的建设。

以2013年已实现的15TWh为现存基础，区域能源战略（RES）必须再提供20 TWh的可持续发电量。如果这项任务的一半由太阳能实现，这将意味着占地总面积为8，100公顷到16，650公顷的太阳能电池板。荷兰的农业用地总面积约为185万公顷，其中一半以上为草地。如果在农田上充分利用太阳能，它将覆盖荷兰全部农田的约0．7％。

（二）地面光伏电站建设的生态要求

1． 光伏电站建设行业规范

虽然政府没有指定统一的光伏建设行为规范，荷兰太阳能协会（HollandSolar）联合NLVOW能源项目居民协会，Energie Samen，绿色和平组织，Milieudefensie，Natuur＆Milieu，自然与环境联合会，Natuurmonumenten和鸟类保护的分支机构共九个机构共同签署了《太阳能土地行为准则》。该《准则》的目的是通过优先查看空间影响较小的位置（例如屋顶）来尽可能地限制其空间影响。同时，为了消除人们对于太阳能装置的担忧，该法规希望通过一些规范去证实，地面太阳能公园的建设在促进可持续能源转型的同时，还可以为该地区的生态做出贡献。

2． 光伏电站与生态农业结合案例

MiddenGroningen 太阳能公园是荷兰目前最大的光伏电站。公园的总占地面积为117公顷，于2019年10月完成建造。在未来30年中，这个拥有320，000个太阳能电池板的太阳能公园将抵消超过1，639吨的二氧化碳。该太阳能园区的峰值容量为103MWp，每年可为32，000多个家庭供电。这比米登·格罗宁根市所有家庭的总和还多。

总体而言，太阳能公园的建设增强了该地区的生物多样性。鸟类可以不受干扰地繁殖，而昆虫在草木和花朵之间找到了位置。太阳能公园和现有房屋之间保留了一个带花草的绿色区域。同时还计划种植包括山楂树和冬青树在内的12，000棵树，以创建一个绿色屏障，“隐藏”太阳能公园并将其与周围环境融为一体。并通过放牧绵羊的方式修理面板与面板之间的草。

（三）陆地光伏创造生物多样性净收益的潜力

英国兰卡斯特大学的一项研究提出在陆地光伏的建设过程中，如果通过一系列举措加强对当地生物多样性的正面干预，尽可能规避光伏可能产生的生态扰动，则可以将陆地光伏场地转变为一个具有能源效益的生态保育区，最大化土地的能源及生态效益。

该研究总结了部分既不影响光伏的收益，又对生物多样性有正面效果的措施。例如，在陆地光伏场地周边预留零耕种缓冲区可以增加25－40％的鸟类种群数量、增加60－105％的鸟类生物密度。并提升的36％－44％昆虫种群密度，并将植被生物量提升20％。如果在光伏园区种植开花植物，则可以显著提升昆虫物种多样性，提升草本植物覆盖率，同时使土壤对于干旱的抵抗力更强。 如果在安置光伏设备之前去除地表酸化和施肥的表土，可以增加植被种群丰富度，提升植被覆盖率，减少杂草数量。如果在陆地光伏园区安置人造野生动物避难所、鸟窝等设施，则能够大幅提升鸟类的种群数量和总生物量。

在规避光伏设备的生态扰动方面，如果能够控制光伏设备的建设密度在70％以下，并预留出可供野生动物迁徙的通道，避开野生动物的繁殖季节对光伏设备进行维修管理，则可以极大地降低光伏设备对生态环境潜在的负面影响。

五、荷兰光伏电站考察小结

荷兰是一个在能源上高度依赖化石燃料的国家，在所有欧盟成员国中，其距离欧洲达成的可再生能源目标最远。如何高效利用太阳能是荷兰未来能源转型中的一大目标。值得注意的一点是，2019年相较于2018年光伏安装的增长中，地面光伏电站的增设首次超过了屋顶光伏，这也意味着太阳能的发展重点从屋顶光伏转向了地面光伏。出于对空间规划、土地占有量以及环境等方面的考虑，荷兰的太阳能资源主要来自于屋顶光伏建设，但是随着光伏的发展，建筑的支撑量不再能满足可再生能源发展的目标。然而，地面光伏的大规模发展会引发一系列土地资源矛盾，尤其是对于农业用地的侵占，同时也引起了人们对于生态环境的担忧。如何解决光伏建设和土地资源，生态环境之间的矛盾是荷兰乃至世界各国都需要思考的问题。

针对光伏建设与土地资源之间的矛盾，荷兰表示未来的光伏建设仍然侧重于先开发建筑屋顶面积以及残余土壤，且对可建设光伏的屋顶面积进行了潜力分析，其结果表明建筑屋顶的发电量可达到60TWh；同时荷兰也对地面大型光伏电站所需的土地资源进行了测算，其结果表明达成2030年的《气候协定》目标仅需占用农业用地面积的0．7％。

针对光伏建设与生态环境之间的矛盾，荷兰以及其他国家都给出了另一种解释光伏电站的建设在通过一定的干预措施后不仅不会对生态环境造成负面影响，还会带了积极的影响，例如增加生物多样性、改善土壤条件等。对此荷兰太阳能协会也设定了《陆上太阳能行为准则》来规范地面光伏电站的建设。

六、对中国能源转型之路的启发与建议

通过对荷兰光伏发展的调查和分析我们发现在能源转型中应注意以下几点

1． 对于现状资源的整体把控和潜力分析。

2． 明确的建设规范、建设目标。

3． 在光伏规划中，应首先明确建筑光伏、转换地或残留土壤、路侧等区域的可利用量；在考虑农地光伏时应先对土地进行土地价值评估，首选在劣势土地上建设。

4． 光伏与生态的关系与区域环境息息相关，所以在进行光伏建设时应该先对现状环境进行勘测，并结合场地环境进行光伏的设计，从而减少对当地生态的干扰或根据具体问题进行生态修复。

研究团队

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心

每人一千瓦光伏团队

现场考察

何继江 清华大学能源转型与社会发展研究中心

本文撰写成员

贾 玮 德国多特蒙德工业大学

王碧辉 德国多特蒙德工业大学

肖媛媛 德国多特蒙德工业大学

张慧文 德国柏林自由大学

指导老师何继江

参考文献及网页

1． Bosch ＆van Rijn 2019 Beleidskaders zon－pv． Inventarisatie en analyse． experts in renewableenergy， government report．

2． Rijksdienst voor ondernemendNederland （RVO） Grondgebonden zonneparken －－ Verkenning naar de afwegingskaders rondlocatiekeuze en ruimtelijke inpassing in Nederland．

3． Ministerie van EconomischeZaken en Klimaat 2019 Klimaatakkoord．

Holland Solar 2019 GEDRAGSCODE ZON OP LAND．

4． Planbureau voor de Leefomgeving （PBL） 2020 MonITOR NATIonALEOMGEVINGSVISIE 2020．

5． INTERNATIonAL ENERGY AGENCY（IEA） 2020 The Netherland 2020 － EnergyPolicy Review．

6． Holland Solar 2020 Zonne－energie wordt de belangrijkste energiebron vanNederland． https／／hollandsolar．nl／marktcijfers／zonnestroom

7． Government of theNetherland 2020 Stimulating the growth of solar energy． https／／www．government．nl／topics／renewable－energy／stimulating－the－growth－of－solar－energy

8． Deloitte 2020 Zonnepanelen kunnen de helft van de Nederlandse elektriciteitsbehoefteopwekken． https／／www2．deloitte．com／nl／nl／pages／data－analytics／articles／zonnepanelen．html

9． Nieuws P．V． pagina 151 http／／www．polderpv．nl／nieuws＿PV151．html

10． Rijksoverheid 2020 Fossiele brandstoffen in de toekomst． https／／www．rijksoverheid．nl／onderwerpen／duurzame－energie／toekomst－fossiele－brandstoffen

本篇文章是清华能源转型研究中心每人一千瓦光伏课题组系列研究报告的一部分。

此次报告基于清华能源转型研究中心＂欧洲能源转型万里行＂的实地考察进行的研究。今年8月，考察团在奥地利和斯洛文尼亚进行了实地考察。自2019年7月至2020年10月，何继江博士组织的＂欧洲能源转型万里行＂活动在欧洲共考察24个国家，对欧洲能源转型进展进行了广泛而深入的考察研究。

2021年1月4－10日，欧洲能源转型万里行的系列总结活动将于网上进行。

第二届清华大学?大同能源转型国际论坛

国际能源转型经验分享周暨清华大学第二届能源论坛－预告

每人一千瓦光伏课题组结合＂欧洲能源转型万里行＂对欧洲国家的光伏发展进行了持续研究。

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中国科学院电工研究所

中国科学院电工研究所（以下简称电工所）于1958年筹建、1963年在北京正式成立，迄今已有60余年的历史。作为电气科学与工程技术领域的国家科研机构，在我国能源技术与电气科学领域具有重要地位。

　　电工所总体定位于电能生产、输配和高效利用与检测领域战略高新技术和电气科学前沿交叉研究，在促进我国能源转型及相关战略性新兴产业的发展等方面起骨干引领和核心支撑作用。主要研究方向为可再生能源发电、电力设备新技术、电网技术、电力电子与电能变换、超导与新材料应用、生物电磁学与电磁探测等。建所以来，拥有高水平科研团队，取得成果颇丰，与美国、俄罗斯、德国、法国、加拿大、日本、韩国、澳大利亚以及“一带一路”沿线等30多个国家和地区建立了广泛的科技合作和交流。

电工所与清华社科能源转型研究中心就“创新使命＂ 第二阶段（MI2．0）实施工作达成合作共识。清华能源转型中心将积极支持创新使命中方秘书处的工作，同时中科院电工所也将积极配合“每人一千瓦光伏”倡议的相关工作。双方将开展合作研究，联合进行成果的宣传推广。本篇文章由清华大学能源转型与社会发展研究中心“每人一千瓦光伏”团队撰写，建筑节能也是“创新使命”框架下重点关注领域之一。

中科院电工所可再生能源系统发电研究部主任王一波和清华大学社科学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江合影

欧洲能源转型万里行

南至北纬40度的西班牙马德里，北至北极圈，共计24国。