驱车行驶在青银高速,道路两旁沟壑纵横的黄土地上点缀着星星点点的绿意,充足的阳光,干燥的气候,不时随风扬起的黄沙,无不提醒着记者,这里是黄土高原。
驶下高速,拐进崎岖而颠簸的土路,向沙地深处进发,目之所及,植物低矮而稀少,虽是盛夏,很多植物却因缺水而枯黄。
又爬过一个沟壑,记者的眼前豁然开朗,一排排光伏板在阳光下熠熠闪耀。更让记者感到惊讶的是,与周遭略显稀疏单调的植被不同,光伏电站内的植物茂密且生机勃勃。为什么?带着疑问,记者走进了这片宛如沙漠绿洲般的光伏场区。
绿意萌发
“我们伊当湾光伏项目位于陕西省榆林市靖边县东坑镇伊当湾村,总装机容量10万千瓦。”带领记者参观的,是陕西新能源分公司伊当湾项目部负责人魏辉,自2019年项目开工至今,他便一直驻守在这里,如今已有四个年头。
靖边位于陕西省北部,属于典型的半干旱大陆性季风气候,年日照时数可达2600~2900小时,属于太阳能“资源很丰富”地区。但与此同时,优良的光照条件导致当地水资源缺乏,蒸发强烈,高温和盐渍化严重,生态环境极其脆弱。如何在充分利用“沙戈荒”地区丰富太阳能资源的同时,保护好当地的生态环境,探索出一条光伏和生态协同发展的新路径,成为摆在伊当湾项目建设者面前的一道难题。
为了构建适宜于干旱半干旱区光伏电站的植被生态恢复及可持续利用模式,自2020年起,伊当湾项目部依托清能院与兰州大学进行校企合作,共同开展干旱半干旱地区光伏电站对生态环境的影响机制及生态恢复技术研究及应用。
初步研究发现,光伏板组件通过增加地表粗糙度,降低风速,减少输沙量,能够有效抑制地表风蚀。此外,光伏板的遮挡可显著降低土壤蒸散发量,有利于土壤水分储存。光伏电站建设又增加了根际土壤中可培养细菌的多样性以及土壤种子库的总密度,为植物种群的重建和更新创造了必要条件。
研究结果让伊当湾项目建设者看到了实现生态、经济、社会效益相互协调,可持续发展的曙光。他们为项目、也为自己立下了更高目标:“要在伊当湾项目现场栽种植被,让这里变成沙漠中的绿洲!”
绿意蔓延
在沙漠里种树,谈何容易!
“一开始,我们选择栽种四翅滨藜。”兰州大学草地农业科技学院教授包爱科向记者介绍道。“这种植物抗逆性强,不仅治沙效果好,而且嫩叶粗蛋白含量高,可作为优质饲用植物,具有很高的经济价值,在美国以及我国南疆等地已被广泛种植,取得了良好的效果,所以我们一开始对它寄予厚望。”
然而,希望却以失望告终。项目团队精心种植的四翅滨藜,成活率竟不足10%。这无疑给队员们浇了一盆冷水。为什么在其他地区长势良好的四翅滨藜,在伊当湾项目现场却无法成活?经项目团队深入调研发现,靖边地区冬季气温低、风沙大等因素,可能是导致四翅滨藜越冬困难、成活率低的主要原因。
首战虽不利,却让项目团队明白,在生态恢复过程中,必须结合当地实际,通过大量试验,论证提出兼顾适应性和经济产出的植被恢复方案。于是,项目团队确立了“近自然修复+优良牧草种植”的思路,一方面通过适度灌溉和施肥充分利用并激活土壤种子库,另一方面重点选择适宜当地环境的草本和灌木,并播种抗逆性强的优良牧草,确保在快速提高植被覆盖度的同时,增加土地的潜在经济产出。
紫穗槐、柠条、紫花苜宿……大量经过前期适应性试验筛选出来的植物被栽种在了伊当湾项目现场。为了保证新栽苗木的成活率,种植初期必须进行一定的灌溉。然而,在四周皆是黄土的沙漠边缘,水从哪来?挖井!面对唯一的选项,项目团队撸起袖子,在项目现场开凿了两口水井,修建了8座蓄水池,为了节约水资源,还布设了滴渗灌水带,并将项目团队结合当地土壤环境自主研发的“土壤有益微生物菌剂”加入其中,用最少的水源消耗,最大限度保持土壤湿度和养分,提高苗木成活率。
经过3年的努力,目前,光伏场区的植物成活率超80%,并已形成了较为稳定的生态系统,年平均灌溉次数从2020年的7次,下降到3次,最终将会实现植物无需灌溉,自然生长的预期目标。
“你看,那块板下种植的就是冰草,板间开花的是紫花苜蓿,场区检修道路两侧主要栽种的是紫穗槐和柠条。”包爱科带领记者穿行于郁郁葱葱的光伏板间。“可别小瞧这些植物种植的位置,这都是经过我们反复试验后才最终确定的。”
据包爱科介绍,最初,他们选择将抗逆性强的豆科植物沙打旺种植在板下,发现发病率极高,并影响到了其他植物的正常生长。研究发现,光伏板下边缘易有水,而沙打旺喜阳,适宜生长在阳光充足、干燥的板间。“在光伏电站进行植被恢复必须切合电站管理的现实需求,比如,在光伏板阵列区就不能种植太高的植物遮挡光伏板。”经过反复试验,项目团队最终确定了在板下混播耐阴、抗逆性强的禾本科牧草,板间主要种植喜阳的豆科牧草;在场区检修道路两侧,主要栽植一些抗逆性强、低矮的灌木;在场区空地上,采用草—灌结合的种植模式,最大限度提高植被覆盖度和生物量。目前,场区内大多数区域的植物覆盖率达90%以上。
绿意盎然
2021年2月,伊当湾光伏项目实现全容量并网发电,截至目前,已将近5亿千瓦时清洁电能输送到千家万户。但是,项目团队将沙漠变绿洲的脚步并没有因项目投产而停止。截至2022年底,项目团队共栽种植物5755株,今年又栽种900余株。在护绿的过程中,团队成员惊喜地发现,诸如绵蓬、拂子茅等原生植物开始出现在场区里。经兰州大学专业检测,目前,场区根际土壤中可培养细菌丰富度较周边区域大幅提升,这对释放土壤养分、提升地力、推动生态系统实现正向演替大有助益。而植物覆盖量的提升,则能显著抑制扬尘,降低风沙对于光伏板的影响,增加光伏发电量。
如今,在场区内部,已逐渐形成了有别于场区周边地域大环境的独特区域微气候和微生态,雾滨藜、沙米等先锋植物大量繁殖,为其他植物提供了更加良好的生长环境,而原生植物的出现则进一步证明了场区的生态系统正在形成良性循环。通过测算,目前,场区内植被盖度平均提高了79%~81%,每年每公顷可涵养水源量达829立方米、固碳量提高3.9吨,每平方米可滞留沙尘16.8千克。此外,在光伏板下和板间种植的牧草,能产生0.7万元/公顷的额外收益。“畜牧业是靖边地区的支柱产业,但当地牧草产量严重不足,质量也不好。场区内种植的苜蓿等植物是优良的牧草。未来,我们将把场区内生长的牧草提供给当地牧民,真正实现沙地生态保护与区域社会经济发展‘双赢’的目标。”展望前路,魏辉信心满满。
在“双碳”目标的指引下,加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统已成为大势所趋。而“沙戈荒”地区因其光照充足、地域广阔必将成为新能源发展和新型电力系统建设的“战略要地”。伊当湾项目在建设和生态恢复过程中,初步明确了光伏电站建设对“沙戈荒”地区生态环境影响的途径及机理,并在此基础上研发提出了半干旱区光伏电站植被恢复的“光牧耦合”模式。“现在,伊当湾项目建设过程中边施工边进行生态恢复的理念,已在陕西公司得到贯彻。”陕西公司基建部主管路福田向记者介绍道。随着伊当湾项目研究的逐步推进,会有更多先进技术和理念被应用于项目当中,并形成可复制可推广的成功经验,为“沙戈荒”新能源项目建设和生态恢复提供“华能样本”。
向“阳”而生,光伏板将“沙戈荒”地区充足的阳光转化为源源不竭的清洁电能;逐“绿”而行,光伏板下构建的“微生态”正在将无垠沙漠变为勃勃绿洲。
原标题:华能陕西伊当湾光伏项目调研:阳光“灌溉” 沙漠变绿洲