第一作者：張甯（德國德累斯頓工業大學/萊布尼茲生态城市與區域發展研究所，博士生）

通訊作者：段華波副教授（6774澳门永利），白雪梅教授（澳大利亞國立大學）

全文鍊接：：https://www.nature.com/articles/s41561-023-01304-1

研究背景：

早在2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會上就曾莊嚴宣告：“中國将力争2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和”，提出了中國作為負責任大國應對全球氣候變化的雙碳目标。為此各地區、各有關部門圍繞能源綠色低碳發展制定了一系列政策措施，推動太陽能、風能等清潔能源開發利用取得了明顯成效。太陽能是最主要的清潔能源之一，也是實現雙碳目标的重要基石。目前，中國太陽能發電的增長速度超過了世界上任何其他國家 ，占全球太陽能發電能力的36%（2021年），并計劃到2060年使太陽能的發電占所有全國可再生能源比例的50%以上。而集中式光伏電站大量建設對土地資源帶來了嚴峻的挑戰（平均約17.5km²/GW）。例如，中國過去以在西北地區建設光伏電站為主，目前正轉向中東部人口密集地區，且大量占用農業土地資源。如何持續開發太陽能并合理利用土地資源，并在不對稀缺土地資源特别是農業用地造成不利影響的前提下為太陽能設施提供充足的土地，是中國和與其他發展大力太陽能路徑類似國家面臨的巨大挑戰，但迄今為止，這一問題在仍沒引起足夠關注，且尚未妥善解決。

研究方法：

本研究收集了中國大陸各省光伏電站的建造信息和國家對各類太陽能發電路徑的規劃數據，擴展與預測分析了中國三類太陽能發電設備（PV power station; Concentrated solar power; Construction-integrated PV system）的裝機量。特别針對會大量占用土地的前兩者發電類型，使用已獲取的光伏電站土地占用數據估算了各省份2000年到2021年、并繼續預測至2060年太陽能發電站土地占用量與土地占用類型，尤其是評估了占用較為寶貴的農業用地情況；同時還初步讨論了土地占用帶來的經濟社會和環境影響，并針對性提出了優化發展建議。

研究結論：

預計從2021年到2060年期間，中國的太陽能占地面積将增加14倍（從2021年的累積約1400km²增長到近20000 km²）。在過去十年中，西部對全國新增太陽能發電量的貢獻率迅速下降，從 2012年的82%降至2021年的21%，到2060年可能繼續下降至 15%，而東部的貢獻率則繼續增長。近年光伏發電站逐漸往東部遷移的趨勢也對東部寶貴的農業土地資源帶來了壓力。對于相同數量的光伏開發，東部地區的耕地損失遠遠高于西部地區。東部地區集中式太陽能系統覆蓋的總面積僅為西部地區的59%，但卻占用了更多的耕地，由此可帶會産生“蝴蝶效應”，造成不利的經濟、社會和環境影響。

因此，在東部人口密集且土地資源稀缺地區大量建設光伏電站可能會不利于農業經濟和農村的可持續發展，應該考慮東西部發展的空間差異性并因地制宜地制定太陽能光伏發展模式，包括在西部提高太陽能傳輸和利用效率，在東部提高土地利用效率。例如，在西部，發展儲能技術和太陽能光熱利用，以及調整産業布局如可将對勞動力需求低的能源密集型産業轉移到西部充分利用清潔能源。而在東部，可将設施選址在低價值的貧瘠土地，并積極發展太陽能設施與生産作業的土地共享産業。目前政府正在布局的農業光伏與漁業光伏，但需要注意的是這類技術也會帶來一些新的問題，如農業光伏可能影響機械化操作以及作物種類選擇。此外，目前中國仍處于高速城鎮化以及城市更新的進程，并持續大量建設基礎設施，可大力發展分布式光伏電站，将光伏整合到建築與基礎設施中。

此外，各國在努力發展可再生能源的同時，也面臨着與中國類似的空間發展失衡問題，截止2021年，全球光伏電站占地面積超過92000km²（相當于葡萄牙的國土面積），需要迫切關注能源發展與土地之間的“沖突競争“關系。通過在提早充分認識和解決這些矛盾或問題，可以努力找到可持續的解決方案，最大限度地減少太陽能快速發展帶來的負面影響，并确保全球碳中和目标的如期實現。

團隊簡介：楊家寬教授團隊段華波老師長期從事環境系統分析，并側重于可再生能源、無廢資源循環與低碳評價研究。本研究在國家重點研發項目《風電場、光伏電站生态氣候效應和環境影響評價研究》（2018YFB1502804）的支持下完成。團隊近期還參與了國家長江生态環境保護修複聯合研究中心課題《長江流域綠色發展策略研究》（2022-LHYJ-02-0401），将針對長江流小水電綠色低碳發展開展評價研究。