光伏发电作为一种新兴替代能源，因其运行过程中清洁性及可再生性等特点，逐步发展成为我国的主力能源之一[1]。光伏项目普遍占地范围较大，涉及土地类型复杂，在开发建设及生态保护中存在一定风险[2]。随着近年来光伏产业的快速发展，加之在国土空间用途管制的背景下，使得光伏产业的发展面临着用地稀缺的紧迫局面。因此，在光伏产业快速发展的背景下，分析光伏产业用地适宜性和探讨其用地潜力具有重要意义。

在对新能源的开发与利用不断深入研究的背景下，太阳能资源得到了更广泛的关注。目前国内外光伏选址用地相关研究成果及已建光伏产业选址经验表明影响光伏选址的因素有很多，例如太阳辐射量、日照时长、降水量、风速、高程等[3-7]。国内外学者对于光伏产业用地开发利用适宜性评价研究较少，国外学者主要集中在光伏产业政策、农业光伏和光伏电站选址等方面；我国学者主要集中在光伏用地的提取与分类、光伏用地法律政策、光伏发电项目土地涉税等方面。文中尝试参照国土空间开发适宜性评价体系，构建光伏产业用地适宜性评价体系。在理论基础上，强调多因素影响作用，以“适宜性+限制性”的逻辑[8]进行潜力分析；在适宜性评价体系构建中，国内外学者多以主观赋权法、客观赋权法或组合赋权法来确定指标权重[9-13],为了进一步提高科学性，文中采用客观修正主观的组合赋权法确定光伏用地适宜性评价指标权重；在评价方法上，国内外学者多以空间加权叠置分析法为主[14-17]进行空间适宜性分析，这一评价方法在地点选择和构建适宜性模型得到广泛应用。

内蒙古自治区地域辽阔，太阳能充裕，发展光伏产业潜力巨大。文中以内蒙古自治区为研究区，选择合理的评价因子，参照国土空间开发适宜性评价体系建立光伏产业用地适宜性评价体系，分析其用地潜力，为早日实现碳中和目标，推动北疆清洁能源基地建设提供理论依据与科学支撑。

1、材料与研究方法

1.1 研究区概况

内蒙古自治区地处中国北部，地势由东北向西南斜伸，呈狭长形，以温带大陆性季风气候为主，降水较少，日照充足，幅员辽阔，总面积为118.3万km2。内蒙古自治区太阳能年总辐射量在4830～7014 MJ/m2之间，年日照时数在2600～3400h之间，太阳能资源技术可开发量94亿kW,约占全国的21%,总体呈现“西高东低”的分布特点，对于发展光伏产业具备得天独厚的资源优势[18-19]。据内蒙古自治区能源局数据统计，2024年第1季度全区光伏新增装机385万kW、占全国新增装机总量的7.6%,居全国第四位；光伏发电量88亿kWh, 占全国光伏发电量的5.4%,居全国第四位。全区光伏总装机2692万kW,占全国光伏装机总量的4.1%,由2023年底的全国第十三位进入全国前十，逐步成为国家新型绿色清洁能源基地[20]。

1.2 数据来源与处理

文中所用到的数据包括太阳辐射数据、气温数据、风速数据、降雨数据、日照数据、土地利用数据、数字高程数据、坡度坡向数据、城镇点位数据、道路数据、夜间灯光数据、光伏电站矢量数据、三区三线数据等，数据来源及处理方式(表1)。为了方便数据分析，将原始数据的地理坐标系转为投影坐标系，将内蒙古自治区全域划分大小为100m×100m的818303.62万个评价单元进行后续相关计算。

表1数据来源及处理方式一览表

1.3 指标选取及合理性分析

光伏产业的稳定运行受到多重因素的影响[21],参考《光伏发电站工程项目用地控制指标》等相关规程和国内外光伏项目选址研究成果，构建由基础地理条件、资源气候条件和开发成本条件3个准则层组成的内蒙古自治区光伏用地开发适宜性评价指标体系(表2)。

基础地理条件包括土地利用类型、地形起伏度、坡度和坡向等。土地利用类型对于光伏用地开发而言属于限制性因素，如耕地、基本草原等用地类型属于光伏用地禁止开发区[22]。坡度和坡向的不同对于太阳能资源的分布具有一定的影响。资源气候条件包括太阳总辐射、日照、风速、气温、降水量。太阳总辐射越大，太阳资源越丰富。日照时间越长，产生的电能越多。风速过高会对组件产生破坏性的影响。气温过高也会对光伏组件产生不利影响。同样，降尘对光伏组件的运行也会产生不利影响，一旦光伏组件表面形成灰尘层，其接受到的太阳辐射量将会降低，进而影响发电量，因此适当的降雨能够有效缓解降尘，节约人工清洗成本。开发成本条件包括距城镇距离和距道路距离。良好的交通条件和近距离的消费市场是光伏用地开发建设的基础和保障。距道路距离能够有效衡量交通便利程度和运输成本，而距离城镇越近则表示拥有较近的消费市场，能够大幅度降低开发建设成本和长距离运输的损耗。

为了验证文中分析结果的科学性，与现状进行一致性分析。文中基于内蒙古自治区2022年Landsat 8遥感影像，结合内蒙古自治区国土资源变更调查成果资料和实地调研走访建立解译标志，目视解译获得内蒙古自治区光伏产业用地分布现状(图1)。从空间分布来看，主要分布在蒙西地区和东北部，与内蒙古自治区太阳能资源的分布相吻合；从行政区划来看，鄂尔多斯市现有光伏用地面积最大，其次是包头市、乌兰察布市、巴彦淖尔市和通辽市；从用地类型来看，主要分布在草地、沙地和盐碱地，较大程度响应了国家沙戈荒风光新能源基地建设的战略。

1.4 研究方法

1.4.1 组合赋权法

主观赋权法(AHP)和客观赋权法(熵权法)构成组合赋权法。

图1内蒙古自治区光伏产业用地分布现状

主观赋权法是决策者根据经验而直接给出权重系数，评价结果受人为影响因素较大；客观赋权法由于不依赖于人的主观判断，标定的权重会与指标的实际重要程度存在差距。鉴于主客观权重的重要程度存在差异，文中采用客观修正主观组合赋权法[22]计算组合权重作为最终光伏用地开发适宜性评价因子的权重值，在一定程度上减少决策随意性，同时也综合考虑到了决策者对属性的偏好。

基于客观修正主观的组合赋权步骤如下：

(1)由专家对评价因子进行重要性排序，计算各因子标准差，以此确定相邻因子的重要性之比，第j个属性的标准差sj和相邻指标xk-1与xk重要性程度之比rk如式(1)-(3)所示：

(2)计算评价因子对准则层的权重。根据式(3)得出的rj值，计算第k个准则层下第m个指标对该准则层组合权重vm,以及第m-1,m-2, …, 3, 2个评价因子的权重，如式(4)-(5)所示：

1.4.2 空间加权叠置分析法

空间加权叠置分析是一种常用的空间分析方法[23],利用线性加权模型计算多个叠加的栅格单元值，并根据各个栅格的重要程度结合其权重，将其合并为一个输出。根据已计算的各指标权重向量，基于空间加权叠置分析对各指标因子进行叠加分析，计算得到内蒙古自治区光伏用地开发适宜性空间。

2、结果与分析

2.1 光伏产业用地开发适宜性评价指标体系权重确定

采用AHP法确定指标的主观权重。参照Saaty标度法，邀请20位行内专家对评价因子进行比较打分，问卷全部有效。根据其打分结果构造判断矩阵计算出评价因子主观权重，并通过一致性检验，得到光伏用地开发适宜性评价因子主观权重(表2)。根据指标权重计算结果可以看出，准则层对开发适宜性影响较大的是自然资源气候条件，较小的是开发成本条件；指标层对开发适宜性影响较大的依次为土地利用类型、太阳总辐射、日照，影响较小的有坡向、风速等。

客观权重值采用熵值法确定，利用Arcgis挑选130个随机样本，采用Min-Max归一化法对其进行预处理后，计算得到各指标因子信息熵，信息效用值以及各个指标的客观权重值(表3),根据结果分析影响较大的因素依次为土地利用类型、坡度、日照和风速。参照公式(1)-(5)计算得出最终的指标权重(表4)。

2.2 光伏产业用地开发适宜性评价体系构建

根据前文对评价因子的合理性分析，文中共选取11个评价因子构建内蒙古光伏产业用地适宜性评价指标体系，采用客观修正主观组合赋权法确定权重，使评价结果更具科学性。

表2光伏用地开发适宜性评价因子主观权重表

结合数据特性，按相关规程、政策文件规定[24-28]将11个因子图层进行标准化分级(图2),并赋予分级分数(表4)。规程中无明确要求的，按当地特征利用自然断点法分为四级，分别赋值4分、3分、2分、1分。

2.3 光伏产业用地开发适宜性分析

依据光伏产业用地开发适宜性评价指标体系，利用Arcgis 软件中“栅格计算器”工具，按照评价因子分值和权重进行叠加求和计算，最终得到光伏产业用地开发适宜性评价结果。利用自然断点法划分为五级(图3):不适宜区(1.27～1.53)、较不适宜区(1.53～1.79)、一般适宜区(1.79～2.05)、较适宜区(2.05～2.31)和非常适宜区(2.31～2.59)。

表3光伏用地开发适宜性评价因子客观权重表

表4光伏用地开发适宜性评价指标体系

图2光伏产业开发适宜性评价因子数据集

图3内蒙古自治区光伏产业用地开发适宜性分级分布图

图4开发适宜性与夜间灯光数据叠加图

全区适宜性等级以较适宜区为主，面积为35.51万km2,占内蒙古全域面积的31.69%,其主要分布在包头市、赤峰市、兴安盟、锡林郭勒盟、乌海市和乌兰察布市；其次是一般适宜区和非常适宜区，面积分别为30.52万km2和20.79万km2,分别占内蒙古总面积的27.24%和18.56%。内蒙古17.32%的区域为较不适宜区，面积为19.40万km2,主要分布在呼伦贝尔市。与前文获得的光伏用地现状进行一致性分析，可知内蒙古自治区现有光伏用地主要分布在较适宜区和适宜区域，分布面积占光伏用地现状的78.02%,不适宜区无光伏用地分布。夜间灯光可以反映局部电力需求[29],将适宜区评价结果与2020年夜间灯光数据进行双变量局部自相关分析发现，除不显著区域外，高适宜-高需求、高适宜-低需求、低适宜-高需求是3种主要聚类类型(图4),光伏项目用地适宜性与区域用电需求分布错位。高适宜-高需求主要分布在内蒙古自治区的东北部，高适宜-低需求分布较少，而低适宜-高需求区主要分布在内蒙古的西南部和东部，中部也有少数分布。总体来看，全区电力需求差异较为显著。

从空间分布来看，整体呈现西高东低、中部适宜性适中的分布特征。适宜区集中连片分布在阿拉善高原东部、河套平原北部以及内蒙古高原东部，其地势较为平坦，温度较低且降水量适中，年太阳总辐射较高，具有优越自然条件，路网分布密集，使得开发运输成本大大降低；较适宜区除分布在适宜区周边，还分布在贺兰山北麓、阿拉善高原北部，其年太阳总辐射稍低、温度稍高且降水量偏低，相对适中的道路距离也可降低开发损耗，因此比较适合开发光伏用地；一般适宜区主要分布在阿拉善盟西部、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠腹地，其交通条件相对较差，且温度高、风沙大、降水量少，容易受到降尘的影响，因此开发时需对各类因素进行综合考虑。

光伏用地可实现潜力高的区域其自然地理条件、气候环境条件均有利于光伏产业用地的开发建设，且在建设过程中可减少一定的开发成本。因此在未来光伏用地开发建设过程中应当提升对高潜力区域的利用程度，在降低开发成本的同时提高优势资源利用。

2.4 光伏产业用地开发潜力分析

光伏用地开发潜力区主要指当前并未被开发为光伏用地，但后期在满足一定条件时可以被开发为光伏用地的区域。扣除光伏用地开发适宜性评价分级中的不适宜区，同时剔除现有光伏用地，将剩余部分确定为光伏用地理论开发潜力区(图5)。为了使文中结果更具有现实意义，在理论开发潜力区的基础上，按照国土空间规划及政策要求[24-28],以城镇开发边界、生态保护红线、永久基本农田为控制线，将基本草原区、城镇、农业、生态三种类型空间所对应的区域作为限制区进行剔除，将剩余部分确定为光伏用地可实现开发潜力区(图6)。

图5光伏用地理论潜力分级图

图6光伏用地可实现潜力区分级图

全区光伏产业用地理论开发潜力区面积为106.19万km2,占内蒙古自治区总面积的89.76%;可实现开发潜力区为48.85万km2,占内蒙古自治区总面积的41.29%,占理论潜力区面积的46.01%。

按照适宜性分区将光伏产业用地开发理论潜力划分为三级：高理论潜力区(原非常适宜和较适宜区)、中理论潜力区(原一般适宜区)和低理论潜力区(原较不适宜区)三个级别，面积分别为54.89万km2、30.43万km2和20.74万km2。在此基础上，叠加政策因素得到可实现潜力区，按理论潜力区级别划分为高中低三级。可实现潜力区整体呈现“五带两片”的分布特征，由中央戈壁北侧-乌兰布和沙漠-腾格里沙漠东部组成的西北-东南走向的沙漠带、由阴山山脉南麓地区组成的东西走向的山地带和由锡林郭勒盟草原中部平原区构成的东西走向的平原带，三带组成可实现高潜力区；由大兴安岭西坡地区组成的南北走向的高原带和东北平原-松内平原-大兴安岭中南段南麓地区组成的东北-西南走向的平原带，两带组成可实现中潜力区。

按盟市分析，锡林郭勒盟和阿拉善盟具有较大的光伏产业用地可实现潜力开发区域。境内地形平坦，坡度较小，太阳辐射总量平均达到1600 kWh/m2以上，全年日照时数大于3000h, 降水量适中，植被覆盖率低，可实现高潜力区大多分布在未利用地内。其中阿拉善盟可实现高潜力区主要分布在东部，东部地区交通网密集，极大降低了光伏电站建设的运输成本与电力输出成本。兴安盟、通辽市和呼伦贝尔市境内分布较多的可实现中低潜力区，这些地区的太阳辐射总量和日照时数相对较低，坡度较大，施工成本较高。与现状对比，阿拉善盟和锡林郭勒盟仅拥有12.18%的光伏产业用地，其中锡林郭勒盟最低，仅拥有6.06%的光伏产业用地。在潜力较高的盟市光伏产业未得到合理有效的发展。因此在后续的地区发展规划中，地方盟市政府应发挥地区特色、注重优势资源，加大光伏产业用地的开发比重，促进产业结构优化和能源结构调整推动低碳可持续发展。

此外，阿拉善盟境内拥有三大沙漠，黄沙蔓延不断威胁着生态安全。在荒漠地区建设光伏电站可以达到防风固沙的效果，从而防止水土流失，对地表的遮盖还可以减少土壤水分蒸发[30]。结合现状分析，现有光伏产业用地14.49%分布在沙地和盐碱地，阿拉善盟境内的高潜力区也多分布在未利用地中，在未来产业用地中应当充分发挥沙漠、戈壁、荒漠等土地资源优势，优先利用未利用地，增加整体效益。将“三北”工程攻坚战与新能源建设合为一体，实现国土空间开发保护与可再生能源协同发展。

图7内蒙古自治区光伏用地各盟市可实现潜力面积

3、讨论

在现有研究中，光伏产业用地开发利用适宜性评价体系构建尚未成熟，主要存在评价指标体系不统一、评价方法多样且缺乏标准化等问题。鲜有研究尝试结合两种或更多评估方法来减少主观或客观因素对数据带来的影响，导致评价结果缺乏合理性和准确性，无法反映评价对象的真实情况。适宜性评价涉及对各项指标因素的综合分析，光伏产业用地选址大多从自然资源角度进行分析，角度单一的评价因素可能无法充分反映对象的复杂性和多维性，因此。在进行适宜性评价时，应尽可能地从多个层面挑选不同的评价指标来构建指标体系，并依据评价指标的特性选择恰当的评估方法。针对这些问题，文中参照国土空间开发适宜性评价体系、《光伏发电站工程项目用地控制指标》等相关规程和国内外光伏项目选址研究成果，在资源条件基础上，增加土地利用类型、距城镇距离、距道路距离等指标，构建光伏产业用地适宜性评价体系。并采用层次分析法、熵权法、客观修正主观组合赋权法确定权重，以政策因素作为限制因素对适宜性分区进一步分析，以期得到更为合理的评价结果。

评价结果表明，全区光伏产业用地48.85万km2,占内蒙古自治区总面积的41.29%,主要分布在内蒙古的西部和中部，与徐伟等学者预测的适宜区相一致[31]。可实现潜力区面积占全国预测适宜区总面积的11%,与Yang等学者预测结果大致相同[32]。将适宜性分区结果与内蒙古自治区光伏产业用地现状进行一致性分析，现有光伏产业用地大多分布在适宜性高的区域，评价结果与实际利用情况相符，这为光伏产业的进一步发展提供了潜力空间。同时，通过分析也指出了当前用地中存在的一些问题，如在“沙戈荒”地区土地利用效率低下、光伏项目布局不合理等问题，这些问题需要在未来规划中予以重视和解决。

4、结论

为适应光伏产业快速发展的用地需求。文中在国土空间用途管制背景下，以现有相关技术规程和前人研究为基础，对全区进行光伏产业用地潜力分析，主要结论如下：

(1)基于基础地理数据、气象数据和社会经济数据，结合光伏用地控制指标规程，建立了内蒙古自治区光伏用地开发适宜性评价指标体系，该体系包含3个准则层，11个评价因子。采用组合赋权法对其进行权重计算，表明土地利用类型、太阳总辐射和日照是影响光伏用地开发适宜性的主要控制性评价指标。经验证使用，证明该体系在内蒙古有很强的实用性，也为其他地区建立相应的评价指标体系提供思路。

(2)全区光伏产业用地适宜性评价以较适宜为主，面积35.51万km2,主要分布在包头市、赤峰市、兴安盟、锡林郭勒盟、乌海市和乌兰察布市，呈西高东低的分布特征，与区域用电需求分布错位。

(4)全区光伏产业用地开发潜力巨大。理论潜力区面积106.19万km2,可实现潜力区面积48.85万km2,呈现“五带两片”的空间分布特征，各盟市光伏产业用地开发可实现潜力不同，锡林郭勒盟和阿拉善盟开发潜力规模较大。

(5)未来应从提升可实现潜力高的区域开发程度、提升潜力较大盟市的开发比重以及提高沙地等其他土地上的光伏产业开发利用程度等途径合理布局光伏产业，进而推动北疆清洁能源基地建设。

参考文献:

[1]刘立程,孙中孝,吴锋,等.京津冀地区光伏开发空间适宜性及减排效益评估[J].地理学报,2022,77(3):665-678.

[2]宏格尔.基于光伏用地开发适宜性的蒙西地区低碳发展潜力研究[D].呼和浩特:内蒙古师范大学,2023:6.

[3]韩梦瑶,熊焦,刘卫东.中国光伏发电的时空分布､竞争格局及减排效益[J].自然资源学报,2022,37(5):1338-1351.

[4]张乾,辛晓洲,张海龙,等.基于遥感数据和多因子评价的中国地区建设光伏电站的适宜性分析[J].地球信息科学学报,2018,20(1):119-127.

[5]韩世涛,刘玉兰,刘娟.宁夏太阳能资源评估分析[J].干旱区资源与环境,2010,24(8):131-135.

[6]张素芳,邓琦.基于扎根理论的我国分布式光伏发电制约因素研究[J].华北电力大学学报(社会科学版),2022(2):29-39.

[7]杨丽雯,姜鲁光,赵慧霞.内蒙古“牧光互补”开发适宜性及其与区域能源需求的耦合评价[J].干旱区资源与环境,2023,37(5):122-129.

[8]岳文泽,韦静娴,陈阳.国土空间开发适宜性评价的反思[J].中国土地科学,2021,35(10):1-10.

[9]胡佳媛,刘灵豫,代勤龙,等.基于AHP-GIS的生态旅游适宜性评价-以大熊猫国家公园小相岭片区及周边社区为例[J].应用生态学报,2024,35(3):780-788.

[10]马青山,葛伟亚,邢怀学,等.杭州市钱塘新区地下空间开发地质环境适宜性评价[J].地质与勘探,2024,60(1):20-32.

[12]刘柄麟,张振克,纪学朋,等.海岸带国土空间开发适宜性评价及功能空间配置-以海南岛为例[J].自然资源学报,2022,37(4):862-879.

[13]管芸,唐仲霞,陈正逸.祁连山国家公园青海片区生态旅游开发适宜性研究[J].干旱区资源与环境,2023,37(12):151-161.

[14]杨帆,席广亮,甄锋,等.“形流融合”视角的国土空间开发适宜性评价-以南京都市圈为例[J].资源科学,2023,45(12):2372-2384.

[15]杨庆媛,张浩哲,唐强.基于适应性循环模型的重庆市国土空间生态修复分区[J].地理学报,2022,77(10):2583-2598.

[16]江东,林刚,付晶莹.“三生空间”统筹的科学基础与优化途径探析[J].自然资源学报,2021,36(5):1085-1101.

[17]农宵宵,吴彬,陈铁中,等.基于“三生”功能的柳州市国土空间适宜性评价[J].规划师,2020,36(6):26-32.

[18]熊力,罗咏,刘镇洋,等.内蒙古自治区新能源开发布局与有序利用规划方案研究[J].水力发电,2023,49(11):7-10;40.

[19]胡亚男,李兴华,郝玉珠.内蒙古太阳能资源时空分布特征与评估研究[J].干旱区资源与环境,2019,33(12):132-138.

基金资助:内蒙古自治区社会科学基金2023年度重点项目(2023AZ02); 光伏､风力发电项目用地潜力评价分析研究(2023HX022); 自然资源部西部能源开发区国土生态与土地利用野外科学观测研究站;自然资源部干旱半干旱区基于水平衡约束的国土空间优化创新团队资助;

文章来源:陈虹莹,郝润梅,张惜伟,等.内蒙古光伏产业用地适宜性评价及潜力分析[J].干旱区资源与环境,2024,38(12):179-187.