4月12日,大唐环境产业集团股份有限公司李晓峰做客2024年第二期“电力之光大讲堂”,带来专题科普讲座——《荒漠化土地生态修复与产能提升——“光伏+治沙”》。报告讲解了荒漠化地区光伏发电的意义,以及光伏产业发展的痛点与解决方案,并以内蒙古荒漠化治理为应用案例,讲解了光伏治沙技术方案。
荒漠化地区光伏发电的意义
《2030年前碳达峰行动方案》提出:构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统,推动清洁电力资源大范围优化配置。2023年全国累计发电装机容量29.2亿千瓦,其中太阳能发电装机容量约6.1亿千瓦,同比增长55.2%。从数据可以看出,目前火电占比逐步下降,太阳能发电装机增长迅速,即将成为可预见未来的主要电力来源。无论是新增光伏发电的并网容量还是累计并网容量,集中式光伏电站均占比超过50%,是光伏发电最重要的组成部分。
“十四五”规划提出,在西部地区、北部新能源资源富集地区,科学规划、布局一批以新能源为主的电源基地和电力输送通道,实现新能源电力全局优化配置。有序推进风力发电、光伏发电的集中式开发,积极推进多能互补的清洁能源基地建设。沙漠地区土地资源广阔、年降水量低、光照时间长、光资源丰富,如果太阳能能被充分利用,将大大促进光伏产业的发展,甚至影响我国的能源格局。在荒漠化和沙化地区建光伏发电站,是工程师们为了合理利用沙漠中的太阳能而做出的探索。更重要的是希望在沙漠中通过建光伏电站,寻找到能够稳固风沙的办法,实现经济收益和生态治理一体化,为建设美丽中国,加快推进人与自然和谐共生的现代化发展,建设天蓝、地绿、水清的美好家园。
光伏产业发展的痛点与解决方案
痛点1:我国太阳辐射资源丰富地区生态环境亟需改善。我国荒漠化土地分布和太阳直接辐射分布空间高度重合,如环塔里木盆地区域、准噶尔盆地区域及边缘绿洲区、库布其沙漠区域、毛乌素沙地区域等。
痛点2:我国新能源发电量占比较小,火力发电依然是中国能源的压舱石。火力发电量无法短时间内大幅度减少,否则会出现能源短缺,并威胁我国能源安全,因此火力发电造成的环境污染短期内难以减轻。
痛点3:荒漠化地区的光伏发电组件设备易损坏。荒漠化地区的风沙带来包括降尘、磨损、堆积、风蚀、掏蚀、沙埋、倾翻等负作用,会严重影响电站发电效率、组件性能和使用寿命。
针对三个痛点,解决方案是什么?一是应用“光伏治沙”技术,逐渐实现土壤自然改良;二是继续大力发展清洁绿色能源;三是改善新能源基地局部小生态,提高光伏组件寿命和发电效率。结合板上发电、板下种植、板间养殖、治沙改土、乡村振兴,构建“五位一体”循环产业模式,创造“治沙、生态、民生、经济”四轮平衡驱动,在提升发电收益的同时,完成生态治理与环境修复项目。
“光伏治沙”技术体系
一是工程技术方面,优化光伏阵列排布设计方案(比如时下流行的草方格),在建设同时根据现场环境和当地条件采取拦沙、固沙、阻沙、导沙等不同措施,进行沙地环境治理。对于新建光伏电站,在光伏电站建设的前、中、后期进行生态观测,对板上、板下、板前、板后进行风沙影响分析,对风吹方向与光伏板的夹角为正、夹角为负,分别提供针对性的解决方案。
二是植物技术方面,光伏基地外围建立生态防护体系,板下利用由一百多种植物(含乔木类、灌木类、草本类、草籽类)组成的植物库,通过选择特定生态修复植物搭配,利用植物的根系固住光伏板下面的沙子,同时植物的生长高度不能高过光伏板。封沙育林育草,恢复当地植被覆盖率。一般工程技术和植物技术需要同时使用。已建设好的光伏电站,针对固定倾角式和固定平铺式光伏阵列的不同特点,分析光伏板遮挡和阵列间距对阳光照射、降水吸收、植物生长的影响,利用植物库,采用不同植物搭配进行治理。
第三个方面是化学措施,采用土壤修复药剂。利用土壤修复剂对沙化及其次生盐碱地进行综合治理,先进行中和修复,再利用植物修复,形成立体修复方案。修复剂是利用火电厂固废脱硫石膏为主要原料制备的,其呈酸性且成本低,既解决了固废处置问题,又可利用其进行生态治理与土壤修复,变废为宝。
最终,我们提供荒漠化土地生态修复与“光伏治沙”技术应用综合解决方案。以荒漠化土地修复和发电产能的提升为出发点,以提供“光伏+治沙”解决方案为着力点,以土壤修复剂的应用为特色点,实现技术的改进和落地,完成产业的升级和价值创造,形成新质生产力。
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