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气候变化与粮食安全:满足双重效益背后的用地困境

过去,太阳能和风能发电场通常都位于地广人稀的“三北”地区(东北、华北、西北),那里的草原、荒漠、盐碱地等土地类型是开发太阳能和风能的用地首选。除了本身自然条件,如平均风速高、总辐照量高之外,用地成本低也是一个明显的优势。但缺点就是距离用电端远,上网问题也制约着三北地区的太阳能和风能项目的进步开发。随着风能与光伏发电开发逐渐扩展至非理想开发区域(中部、东部和南部),不仅造成了相关政策的收紧,也影响可再生能源的进一步发展,本文将简要回顾相关政策,并尝试用不同视角去分析气候变化与粮食安全之间的复杂关系。
 

用地矛盾逐渐显现?气候变化 vs 粮食安全

随着“双碳”目标的提出,对于风电和太阳能光伏项目的投资成为了新热点,仅2021年二者新增电力装机达到103GW,占当年新增可再生电力装机的六成[1]。投资企业不仅是各大能源集团,也包括其它看好新能源未来发展的投资公司。虽然三北地区的资源优势明显(图1),在2016年前曾是开发风电和光伏的首选地区,但是受电网结构和消纳问题的制约,目前投资风向也开始转向资源禀赋并不太好的地区,比如太阳能光伏项目在太阳能资源三类地区(资源一般带),主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区[2],也吸引了中东南部的风能和光伏项目开发热潮。

 

图1:全国2021年平均风速和总辐照量分布图

来源:中国气象局《2021年中国风能太阳能资源年景公报》链接:http://www.cma.gov.cn/zfxxgk/gknr/qxbg/202204/t20220429_4798342.html

 

但是这些地区的项目用地都是复合项目用地开发可再生能源项目,以太阳能光伏为例,有三种复合用地类型,包括渔光互补、林光互补和农光互补[3]。对于这些复合光伏项目,合规用地虽然有不同部门协同问题,但是基本原则是清楚的,就是不能改变原有用地的属性,即严禁荒废原有种植和养殖而只搞光伏发电。尤其是对于保障粮食安全的耕地,国内多地已经停止光伏项目用地占用耕地的备案工作,更严格地实施耕地保护制度,以守住粮食安全底线,但是一些学者和光伏从业者对于这样“一刀切”的措施表达了不同意见[4]。

 

气候变化的解决方案:基于自然 vs 来源于自然

基于自然的解决方案(Nature-based Solution)在应对气候变化中的角色,一直都是围绕着生态系统服务[5],比如通过森林与农田的管理而增加生态系统的固碳能力,森林碳汇、土壤碳库、海洋蓝碳均属于此类。太阳能和风能发电则是来源于自然的能源方案,因为他们利用了来自于大自然的风和光,但是获取这两种可再生能源需要依托自然生态系统如森林、草原或海洋、农业生态系统等。这就涉及到如何平衡发展可再生能源应对气候变化的收益与生态系统产出之间的收益,但是二者的尺度和量化方法都不一致。应对气候变化是全球性问题,收益多但量化复杂。相比之下生态系统产出,尤其是农业生态系统的产出量化起来很容易,就是粮食种类及其产出量。
 

图2:基于自然的解决方案:生态系统、社会挑战、人与自然收益


 

想要将二者进行比较,就需要将比较的维度扩大,并且关注到长期的收益。自然杂志的一篇文章曾指出,由于风电和太阳能发电比例的提高会减少对于水电的依赖,因此更多的水资源可以用于灌溉,从而减少地下水的开采,同时也能增加河流和湖泊中的可利用水量[6]。当然这个效益并不是直接显现,而是要在装机发展到一定规模,且用电需求保持稳定这一前提下。

 

粮食安全:不仅是提高用地效率,也需考虑种什么?

国土资源部等部门于2017年联合下发了《关于支持光伏扶贫和规范光伏发电产业用地的意见》,明确了光伏扶贫项目、光伏复合项目的特殊用地政策[7],但伴随着复合项目大发展的同时,用地矛盾问题也逐渐显现。农业与可再生能源,尤其是光伏电站建设,并非不能调和矛盾,只是涉及到是否影响了农业生产以及如何在复合项目中考虑好种植何种作物。目前已经出现的对于复合项目的限制是为了防止更多的耕地荒废,不能一刀切地认定所有农田都不能建设光伏项目,但是这些限制政策并没有解决二者如何融合发展的问题。
 

韩国在实现其气候目标的能源路线图中设定的2030年可再生能源占比20%的目标,其中太阳能被寄予厚望,时任总统文在寅也大力补贴在农村以及海边推广农光两用的方式利用农地[8]。这些模式都是基于一个土地综合利用和产出效率提升的假设(图3),但是在实际运行中,由于土地权属、城乡公平性、缺乏组织性等因素,韩国的农光互补也正面临着巨大的挑战。

 

图3:农光两用使土地利用效率提高60%

来源:Fraunhofer ISE
 

此外,关于在土地上种植何种作物也让问题变得复杂。俄乌冲突对于欧盟粮食安全带来了不小的冲击,也迫使欧盟重新审视用作家畜饲料作物的种植比例。欧盟准备将三分之一的饲料作物生产土地用来种植小麦和其他谷物,以替代乌克兰谷物供应造成的缺口。因为从种植效率来讲,因为动物消耗饲料这一环节会降低能量传递,饲料中只有 12% 的能量最终会被人类食用,这也将意味着欧洲人民可能要食用更少的肉类[9]。从气候变化角度来看,这样做将减轻世界其他地区因开发耕地而砍伐森林的压力,同时饲养更少的动物也会减少甲烷的排放。

 

结语

气候变化、农业、土地利用和生物多样性之间的相互联系,COVID-19 大流行也正在引发社会、经济和文化的变革。具体体现在发展可再生能源与农业生产方面,二者之间关系复杂,需要跨地区、跨部门的解决方案。利用自然解决气候变化和粮食安全问题,涉及到利用土地的“多功能性“,不同土地利用方式选择及其产出,都将为人与自然带来多重效益,当然也要评估其潜在的影响。对于这些有了全盘的了解之后,才涉及到如何设计项目以发挥土地利用的多功能性,其后的监测和管理也很重要[10]。
 

目前已经宣布净零排放目标的国家和地区已经超过120个,对于人口大国或者可利用耕地较少的国家,都迫切需要对于粮食生产的未来进行一个系统分析和远景规划[11],科学地理解土地所能提供的这些功能,以平衡对于农业用地使用的相互竞争,做好应对可能带来的矛盾和问题。

 

注释:

[1]国家能源局举行新闻发布会 发布2021年可再生能源并网运行情况等并答问。链接:http://www.gov.cn/xinwen/2022-01/29/content_5671076.htm

[2] 我国太阳能资源分布概述, 马月, 来源:索比太阳能光伏网。链接:https://www.solarbe.com/topnews/201404/09/1321.html

[3] 政策收紧,一地难求,如何规避光伏开发热背后的“找地”风险。张伟。链接:https://mp.weixin.qq.com/s/B4tEEgkdlIoVVIjKLdHNag

[4] 违规占地频发,新能源发电背后的土地困境!魏亚霖 。链接:

 https://news.solarbe.com/202206/01/355479.html

[5] Nature-based Solutions. IUCN. Link: https://www.iucn.org/theme/nature-based-solutions/about

[6] Solar and wind energy enhances drought resilience and groundwater sustainability. Xiaogang He et al. Link: https://www.nature.com/articles/s41467-019-12810-5

[7] 国土资源部 国务院扶贫办 国家能源局关于支持光伏扶贫和规范光伏发电产业用地的意见。2017年10月。链接:http://www.nea.gov.cn/2017-10/10/c_136669687.htm

[8] Why are farmers against solar panels in Korea? by Yi hyun Kang 11 Jan 2022. Link: https://energytransition.org/2022/01/why-are-farmers-against-solar-panels-in-korea/

[9] Fuel crisis: slash demand in three sectors to protect economies and climate. Felix Creutzig. Nature. Volume 606 Issue 7914, 16 June 2022. Link: https://www.nature.com/articles/d41586-022-01616-z

[10] Barquet, K. and Green, J. (2022). Towards multifunctionality: adaptation beyond the nature–society dichotomy. Stockholm+50 background paper series. Stockholm Environment Institute, Stockholm. Link: https://www.sei.org/publications/towards-multifunctionality/

[11] Multifunctional landscapes. The Royal Society. Link: https://royalsociety.org/topics-policy/projects/living-landscapes/multifunctional-land-use/

 

作者:林佳乔

编辑:李颖

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