智新建言：袁隆平先生沙漠稻与光伏结合 开启人类迈向一级文明的可能性简析

21世纪的竞争围绕着能源与粮食，在沙漠中都可以找到答案。

何为一级文明

在天文领域，有一个非常有名的文明等级划分方式，叫做卡尔达舍夫等级。在这个等级划分的方法中，主要讲文明分为三个等级：

1●第一级文明能够利用行星资源，并掌控行星的变化，能够控制行星上的一切

2●第二级文明是恒星级，也就是能够完全掌握控制恒星的技术，可以随意的进行星际旅行

3●第三级文明上升为星河文明，能够使用整个星河系的恒星能量

人类目前的指数就0.73(每秒 2× 1013瓦)(0.1指数的增长意味着能量10倍的增长，0.01指数的增长意味着 =1.259倍的增长)，人类必须增加数千倍的现有产生能量才能够达到1型;(这些能量将为人类创造出巨大的文明财富：充裕的能量或多用于气候与地质活动的主动控制，大规模太空活动;人造智能工业活动，全球交通系统，通信系统，即时网络等;以及为全球人类提供免费的无线电力，充裕的资源将商业/金融业消失。)

关于I级文明的实现时间，考虑到科技的爆炸性增长，有科学家预计100年内人类将开始步上I型文明的等级，而提出“戴森球”猜想的科学家弗里曼·戴森认为这一时间在200年后，地球形成依赖核聚变以及空间太阳能能源的文明。

这些构想都是早在半个世纪前提出的，而光伏普及也只是近十年的事情，所以绝大多数人并没有将二者联系起来。当光伏走向平价之路时，人类开始有能力也应当有更高的追求，让幻想照进现实。

当然这个构想过于宏大，但逐步的、在有条件地区实现已经具备了技术和商业的双重条件。

改造沙漠

如果用能量控制气候，相信绝大多数人的选择都会是让沙漠变绿洲。而如何用能量控制气候，光伏就成为了最佳的选择。人类的绝大部分能源，都来自于太阳，使用太阳光进行发电的光伏产业，光伏的本质实际是能量的转移、调节、与再分配。

以目前光伏组件约20%的光电转换效率计算，如果铺满一片沙漠，那么这片沙漠的能量将减少20%，同时由于有光伏板的遮挡，地表温度将更大幅降低。

笔者曾做过计算，如果铺满塔克拉玛干沙漠十分之一，产生的电力就会超过目前全国用电总数。当然，改造沙漠是个综合治理的过程，同时目前我们也不需要那么多的电力，但对于改善沙漠地区环境，增加土地产出、防止土壤进一步沙漠化都是非常有帮助的。

同时，这种能量转移和遮挡对于减少水分蒸发意义重大。以酒泉为例，年降雨量80mm-100mm，年蒸发量2000mm-4000mm，差距极大，即使不算遮挡，如果将20%的光照转化为电能，减少的蒸发量也数倍于酒泉的降水量。

从忍受沙漠，到改造沙漠，将西北荒芜之地变为鱼米之乡和能源重镇，是一件艰苦卓绝但造福子孙万代的大事。

目前国电投等企业已经在青海、内蒙等地进行了戈壁、沙漠的改造治理，成功将沙漠改造成良好的草场。

但在国内，一直以来，我们政府部门、多个学科之间的工作常常是互相割裂的状态。所以对于新生事物往往是全盘否定，或者冒然接受。

光伏+沙漠稻可行性分析

去年，袁隆平先生继海水稻后，又成功在沙漠种植出“沙漠稻”的消息引起轰动。青岛海水稻研发中心宣布，袁隆平院士“海水稻”团队于2018年1月8日在迪拜启动项目建设，从5月到7月，试种的包括“海水稻”在内的80多个水稻品种分批成熟。经来自国际水稻所、印度、埃及、阿联酋和中国等五名专家组成的国际联合测产专家组对首批成熟的品种进行了测产，这些品种都超出了全世界水稻4.539吨/公顷的平均亩产量(来自2014年FAO统计数据)。这标志着袁隆平“海水稻”团队此次在迪拜沙漠地区的试验种植取得了阶段性成功。

据介绍，在沙漠地区种植水稻存在多个方面的巨大挑战，其中包括极端昼夜温差、地下高盐度水位、低湿度、缺乏淡水、沙尘暴、缺乏土壤团粒结构、缺乏种植资源等多个方面，比如迪拜在6—7月份地表温度可达54摄氏度以上，昼夜温差最大可达30摄氏度以上，沙漠地下7—8米即为盐度高达1.6%的咸水，土地表层为细沙，地下50—80cm即为风化岩石结构。为了克服这些困难，袁隆平项目团队除了需要选育出适应于当地积温带的水稻耐盐碱品种以外，必须采用一种被称之为“四维改良法”的沙漠盐碱地改良技术，发展不同于常规水稻种植的植保体系，达到节约淡水资源、避免次生盐碱化、建立土壤团粒结构和智能化水肥循环等目的，将沙漠变成人造绿洲。

在迪拜酋长和青岛海水稻研发中心双方的合作规划中，在2019-2020年将分别建立1平方公里和10平方公里的示范绿洲农场。从2021年起，将会迅速推广复制10平方公里的标准人造绿洲，绿洲总种植面积将会推广至400平方公里，连同市政基础设施和居住社区将达到600平方公里，覆盖迪拜15%的国土面积。

光伏对用农业改造荒漠的促进意义

一、减少蒸发

二、为农业设施供电

三、以商业模式带动原本需要补贴的沙漠农业

沙漠水稻项目成本高昂，单纯为了种植水稻投资巨大，而通过光伏这样的商业投资带动，可实现单位土地面积的价值最大化，使沙漠水稻成本与常规水稻持平。

四、设施复用

有消息称，在袁隆平团队培育海水稻过程中，通过提供信息技术使土壤数字化，助力盐碱地改良，推动以物联网、大数据、移动互联等为支撑的智慧农业发展。实际上这套系统与光伏电站的智能管理系统并没有太大的差别。通过设施复用，可以有效减少成本，并增加农业和光伏的有效结合。

五、咸水淡化

通过光伏发电，可以将咸水淡化，用于作物灌溉。

六、项目自循环机制

通过光伏+水稻的结合，让政府不需要额外投资便可以治理荒漠，改善环境，增加粮食产出和清洁电力，形成自我循环发展的良好机制，为长期稳步发展提供可能。

七、光伏组件梯次利用

性能降低但远未到报废阶段的组件，虽然发电价值降低，但遮光等功能性仍然存在。

八、光伏BIPV

光伏与建筑结合，可以使沙漠变得更加宜居。

九、未来规模化后，改善沙漠气候

需要解决问题及策略

一、遮光

光伏和农作物都需要光照，这个问题在中东部会有些困扰。但荒漠的光照一定是过剩的，同时通过调节支架，在农作物最需要光照的时刻，可以减少发电甚至不发电。

二、输配电和用电

西部缺少工业，用电量较少，因此需要在增强输配电能力的同时，大力发展西部经济，也符合我国支援西部的方针政策。

三、假农业和劣质农业

在光伏+农业项目诞生初期，出现了一些光伏企业单纯为了光伏而建设，忽略农业甚至破坏耕地的情况，但在后期随着技术和方案的成熟，这种情况已基本不存在，建议建立严格的监管机制，让项目真正落到实处。

四、地方政府乱收费问题

当这种模式将沙漠土地“变废为宝”时，地方政府往往会将不收费的土地收费，甚至抬高价格，这种情况在光伏产业非常常见。

总结：“光伏+沙漠稻”的模式实际上可以视作一个启动人类治理沙漠，向沙漠要效益的钥匙，改变以往单纯投入而不追求产出的思路，用能赚钱的方式来改造沙漠。同时通过光伏对区域内能量的调节和输送，平衡这个星球的能量，将其输送到最适宜的地区。

通过光伏发电这样一个特殊的既能发电，又能够调节能量、创造遮挡和具备商业价值的项目，带动其它产业复合利用，不仅能解决日益严峻的粮食、环境问题，更在未来能够让人类找到自主调节星球气候的目的。

文章作者：曹宇