过去的人们治沙,是选择动用大量的人力提着铁锹去种树,但现在我们已经有了更加高效、更加环保的治沙手段——光伏发电。
这看似毫不搭边的两个领域,是如何相辅相成,在完成“沙漠变绿洲”这种高难度任务的同时,还能实现发电供电的呢?充满现代感的光伏板下,摇曳着种类不同的茵茵绿植,这在未来会成为沙漠独有的美丽风景吗?
一、沙尘暴天气危害巨大
据悉,近日受沙尘暴影响,新疆某地在建光伏项目疑似被大面积破坏。根据网友发布的视频显示,大面积光伏组件及支架被大风掀翻破坏,损失惨重。
现场视频中可见,大量光伏组件破损、弯折,七零八落。而这样的天气,在新疆地区已经不是第一次出现;这样的考验,是新疆建设光伏的必要关卡。
此前,2022年11月27日,位于新疆库车的中石化一期300MW光伏制氢项目遭遇罕见13级沙尘暴。据悉,灾害造成光伏电站损失约200MW。此前预计该项目10月底建成并网发电,此次灾害造成的损失或较为惨重。
由此可见,沙尘暴天气对于光伏电站的影响巨大。新疆等西北地区,光照资源丰富,具备发展光伏的优越条件,然而,一个不容忽视的问题是,这些地区的沙尘问题严重制约了太阳能发电的效率。沙尘暴不仅频繁发生,而且对光伏电池板的影响尤为显著,研究表明,沙尘覆盖能导致发电效率下降20%至60%,严重影响了光伏电站的能源产出。
如何做好维护除尘,将沙尘天气对光伏电站的伤害降到最低,成为了建设光伏电站需要考虑的问题。
二、“光伏治沙”怎么治?
目前,我国在太阳能领域已占据全球领先地位,还将太阳能发电与沙漠治理、产业开发相结合,创造了全新的“光伏治沙”模式。具体来说,就是利用光伏板发电的同时,也能让光伏板下自然长出适合沙漠环境的植物,这样就可以逐步恢复沙漠生态,甚至养羊、耕种。在内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗的风光电基地,用19.6万块光伏板组成的万马奔腾图案,成了网红景点。总的来说,“光伏治沙”实现了发电与治沙、发展农牧业经济乃至旅游经济的多赢效益。
沙漠常常受到风力侵蚀,形成移动性沙丘和沙尘暴。那么,光伏发电为什么还能治沙?光伏电站建设采用的柱桩、桩基,增大了与沙子的接触面积,增强了沙层的稳定性,达到固结沙土的效果。光伏板架设起来后成了避风港,能有效降低风速、阻挡风沙侵蚀,稳定沙漠地表。光伏板还能促进植被恢复,就像一把把遮阳大伞遮挡日照,降低了地表温度,减少了水分蒸发,从而促进了植被生长。定期清洗光伏板时喷洒的水分,促进了植被的生长,而地表植被又有助于地表固沙保水。这样就极大地改善了治沙区域的“小气候”,有效减轻了沙尘暴等自然灾害。生态的改善对太阳能发电同样有利,它大大减少了沙尘对光伏组件的损坏,确保了发电设施正常运行。
那么,光伏发电到底是如何治沙的呢?我们就以2023年11月并网发电的内蒙古蒙西基地库布其沙漠200万千瓦光伏治沙项目为例来说明。
它是目前我国单体规模最大的光伏治沙项目,年均可生产约41亿度绿电,同时修复、治理沙漠面积10万亩。在这里,一排排光伏板阻挡了风沙,呈现出绿草相伴、牛羊相依的美景,这是用铺设沙障、板下种植、外围防护“三大法宝”驯服了沙漠。
铺设沙障,即在基地的光伏板下和板间空间用芦苇、秸秆等铺设沙障,对沙地进行全覆盖,以控制风沙活动,降低风沙危害,起到固沙作用。板下种植,即充分利用光伏板间与板下的可利用土地,种植优质牧草、经济作物等,从而达到治沙目的。外围防护,即利用杨树与花棒、羊柴混交播种方式,在场区外围沙漠区域规划建设碳汇林,也就是防风林带,并在碳汇林区域用无人机飞播草籽提高植被覆盖率,增强固沙效果,打造“光伏+优质牧草+碳汇林”示范区。
土地荒漠化是困扰人类发展的重要难题,也是我国西部发展最大的阻碍,但这里有着非常充足的太阳能资源,可开发潜力巨大。光伏与治沙有着先天的资源互补优势,大量的沙漠和充足的日照条件为光伏发电提供了所需的土地和光照资源,通过光伏发电带来的收益又可有效提升土地价值,从而取得了化害为利、互利多赢的效果。
三、光伏治沙变沙海为“蓝海”
目前,我国已经建设了多个大型光伏治沙项目。
蒙西基地库布其200万千瓦光伏治沙项目
2023年11月29日,“十四五”时期第一批开工建设的大型风电光伏基地项目之一——蒙西基地库布其200万千瓦光伏治沙项目成功并网。这是目前中国单体规模最大的光伏治沙项目,年均生产绿电约41亿千瓦时,每年可节约标准煤约123万吨,减少排放二氧化碳约319万吨。该项目还同步采用了微创气流植树法、风向数据法、无人机飞播等先进技术,修复治理沙漠面积10万亩。随着项目的建成,当地的生态环境得到了改善,夏天的时候,多彩的波斯菊在库布其沙漠的公路边竞相绽放。
随着蒙西基地库布其200万千瓦光伏治沙项目的建设推进,库布其沙漠中立起一片片光伏板,出现了一片片绿化景观。
达拉特旗润达光伏电站
达拉特旗润达光伏电站装机容量为11.04万千瓦,位于达拉特旗库布齐沙漠腹地,项目投产后,将与达拉特光伏一期项目连成一体,成为全球最大的沙漠集中式光伏发电基地。电站率先选用双面双玻光伏组件作为发电组件,较普通光伏电站相比,可以至少把发电效率提高15%。
科左后旗100MW光伏治沙储能
中国大唐科左后旗100MW光伏治沙储能项目位于内蒙古自治区通辽市科左后旗甘旗卡镇,地势起伏。项目建设规模100MW,以光伏电站总装机容量30%的比例配备储能系统,共配备储能装置30MW/60MWh。项目年均发电量约1.9亿千瓦时,每年可节约标准煤5.9万吨。随着项目实现全容量并网,其配套储能系统同步完成联调工作,标志着蒙东电网首个储能试点项目顺利投产发电。
华电昌吉木垒百万千瓦“风光电储”
华电昌吉木垒百万千瓦“风光电储”基地项目位于昌吉州木垒县,项目总装机105万千瓦,其中25万千瓦为光伏发电项目。项目投产后每年可新增“绿电”26亿千瓦时,年节约标煤超过85万吨。新疆华电火洲能源有限公司9万光伏“光伏治沙”项目,占地2366.27亩,年发电量1.03亿千瓦时,年节约标准煤3.99万吨。光伏电站建设初期,戈壁滩常常被风沙席卷,项目建成后,沙尘明显改善。
内蒙古磴口50MW光伏
国家电投不断探索“光伏+”新模式,建设了全国首个光伏治沙项目——内蒙古磴口50MW光伏项目,发展光伏与沙漠治理、节水农业相结合,使当地沙漠植被覆盖率由原来的5%提高到77%,让沙漠变宝地,实现经济、生态双赢。在磴口50MW光伏治沙项目现场,一排排组件在万里晴空下排列整齐,一尘不染;而每排组件的空隙土地上,开着紫色花朵的苜蓿、生长繁茂的牧草,如今的这里几乎看不到“沙漠”的影子。
宁夏腾格里沙漠新能源基地
宁夏腾格里沙漠新能源基地项目是国家千万千瓦级“沙戈荒”基地中首个备案、开工、投产的基地项目,其中,一期项目由国家能源集团龙源电力负责实施。项目每年可提供清洁电能18亿千瓦时,可满足150万个家庭一年的用电量。通过2.6万亩草方格铺设及草籽播种的方式防风固沙,开展多元治沙模式和治沙经济,筑牢生态屏障,为提高国家能源安全保障能力、推动能源清洁低碳转型、如期实现“碳达峰碳中和”目标任务贡献力量。
新疆且末10万千瓦光伏电站
项目位于新疆塔克拉玛干沙漠腹地,这是我国在号称“死亡之海”的中国第一大沙漠、世界第二大流动沙漠中心建成的首个大型集中式光伏电站项目,属光伏治沙生态项目。项目占地3916亩,装机容量10万千瓦,共有32个光伏方阵,配有储能装置。年发电量约2.1亿千瓦时,每年节约标煤约6.03万吨,年减排二氧化碳约13.21万吨,具有良好的经济效益、社会效益和生态效益,也为我国在流动沙漠中心建设光伏清洁能源提供有益参考,积累了宝贵经验。
定边100兆瓦农光互补光伏
陕西定边100兆瓦农光互补光伏发电项目位于毛乌素沙漠的东南部,曾经人迹罕至的“不毛之地”,如今已变身“风光电储”能源基地。该项目采用板上发电,板下种植甘草、花棒、沙米等耐寒耐旱植物的“农光互补”模式,不仅能有效固沙,还可以创造经济价值,形成了从治沙到生态发展、节能光伏变成产业链的可持续发展的治沙模式,不仅实现沙漠土地治理改良,也带动周边农牧民脱贫致富。
原标题:光伏治沙:如何破解土地荒漠化,让沙漠绽放绿色奇迹?