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沙漠治理新模式——光伏治沙!

4月16日,央视CCTV 10播出的系列纪录片《创新进行时》——《光伏板下生“宝藏”》展示了中国在荒漠化治理中探索的“光伏治沙”新模式。本期播出的是国家电投北京公司磴口光伏…

4月16日,央视CCTV 10播出的系列纪录片《创新进行时》——《光伏板下生“宝藏”》展示了中国在荒漠化治理中探索的“光伏治沙”新模式。本期播出的是国家电投北京公司磴口光伏治沙模式。

以下为文字实录:

这里是一片不毛之地,每到11月,电力工程师刘明杰就会比平常更加紧张,因为就在他脚下的沙地上,会有一个极为不确定的灾难随时可能来袭。

这里是内蒙古巴彦淖尔市磴口县,位于乌兰布和沙漠东部边缘地区,一座占地1700亩的光伏电站就修建在这篇沙漠上。这里沙尘暴频发,而沙尘暴是光伏发电站所要面临的最具威胁性的灾难。刘明杰从事电力工作已经三十多年,他非常清楚沙尘暴对于光伏电站来说意味着什么。沙尘暴一旦袭来,遮天蔽日,所到之处所有光伏板都会被这片漫天黄沙所吞噬。而这些黄沙就是影响光伏发电站发电量的一大“杀手”。

光伏发电主要是通过太阳能电池光伏板,将照射下来的太阳光光能转变成电能的过程,而风沙席卷,一旦光伏板蒙上厚厚一层黄沙,光伏板的发电效率将受到极大影响。这是专门清洗光伏板的清洁刷,不需要水,依靠电动进行清洁。如今,清洗光伏板大多仍是人工清洗,这是一项十分耗费成本和人力的工作。1700亩的光伏区,20多万块光伏板,需要一块一块的清洗,这么大的光伏发电区,每清洗一次需要15个工人清洗10天,至少要花费6万元,而只要暴发沙尘暴,光伏发电站的光伏板就需要进行清洁。

除此之外,狂风夹杂着风沙还有可能会给光伏电站带来灭顶之灾。沙漠上松散的沙子被吹起堆积成波浪状的沙丘,沙子是一种细小矿物质颗粒,正如水波一样,沙子也会被吹起如波浪一样翻滚。沙丘便以这种恐怖的方式移动起来慢慢吞噬附近的基础设施,光伏发电站也不会例外。曾经就有光伏发电站被铺天盖地侵袭而来的黄沙掩埋,甚至损坏,一旦光伏发电站发生意外,他所带来的损失将以亿元来计算。

既然风沙对电站影响如此之大,那为什么一定要在沙漠中建光伏电站呢?

       在石油、煤炭等传统能源日益匮乏的今天,以风电、光伏为代表的可再生能源正在掀起一场新能源革命。中国是全球光伏发电累计装机容量最大的国家,光伏发电量占世界光伏发电量30%以上。沙漠地区地域广阔,年降水量低,光照时间长,采光量大,目前我国沙化土地面积172万平方千米,如果太阳能都能被利用,将大大促进光伏产业的发展,甚至影响我国的能源格局。因此,乌兰布和沙漠中的这座光伏电站,正是工程师们为了合理利用沙漠中的太阳能而作出的探索。更重要的是,他们希望通过在沙漠中建设光伏电站,寻找到稳固风沙的办法,实现经济效益和荒漠治理的双赢。而沙漠中的电站,面对的头号敌人就是风沙,有什么办法能牵制住沙尘暴的步伐,防止沙丘吞噬光伏电站呢?固沙,势在必行。

说到固沙,其实中国已有丰富经验。中国第七大沙漠库布齐沙漠,经过三十多年治沙,超过910万亩的沙漠已得到治理。毛乌素沙地处于内蒙、宁夏、陕西三省区交界处,总面积为4.22万平方千米,长期治理下,超过50%的沙地已经得到治理,不再是黄沙漫天的景象。

毛乌素沙地早年也面临固沙的挑战,最终人们摸索出了用草方格来固沙的方法。草方格固沙指的是把麦草用铁锹压进沙子里,在沙漠上形成一种网状的沙漠防护带。距离光伏电站1.5千米的穿沙公路两边,就是用的草方格进行固沙,这些草方格增加了沙漠表面的粗糙程度。狂风袭来,草方格可以帮助降低风速,达到防风固沙的目的。那是不是在光伏电站旁边铺上草方格就可以防止沙尘暴的侵袭了呢?答案是否定的。

刘明杰:草方格治理是好,当时治理以后这个草一下雨经过一年到两年之间它要腐烂,腐烂以后沙子就保持不住又成沙堆了。

看来,草方格只能短时间里牵制住沙丘往电站方向移动,并不是治理沙漠的根本手段,要想治沙恢复生态还是要种植植被。这些植物是防止沙尘暴侵袭的第二道防线,沙漠中降水少,常有大风,气候十分干旱。在这种环境中也催生了一种植物适合在沙漠环境下生长。这种植物叫做沙生植物,它们有着共同的特点,根系生长快,能扎到沙面下很深。只有这样,它们才能在狂风阵阵的沙漠中站稳“脚跟”,尽力去汲取深埋在沙漠深处的少量水分。

刘明杰:这种就是梭梭木,大的有个一米七八、两米高。梭梭木是沙漠里的耐旱植物,而且它的根能达到两米深,吸水能力特别强,抗旱能力特别好,固沙性能特别好。

光伏区周围种的植物就有梭梭树,同时还有另外一种沙生植物,花棒。在光伏区周围种上这些植物,同样可以遮挡风沙,它们组成了为光伏电站防风固沙的第二道防线,有了这两道“防沙墙”,外部吹进光伏电站的沙尘将会大大减少。但是,这两道防线还远远不够。草方格和植物挡住了沙子,但是仍然挡不住漫天席卷而来的狂风,这些风在光伏区内呼啸而过,光伏区内原本平整的沙地被吹成高高低低的沙丘。光伏板基座底部的沙子一旦被大风卷走,原本埋在沙子里的光伏板基座就会裸露出来,失去了沙子的支撑,基座连同光伏板就会下沉,导致光伏板支架发生严重变形,光伏设备损坏,光伏发电的安全生产将受到严重威胁。刘明杰所在的光伏发电站就曾面临这样的危机。

刘明杰:这里沉降挺厉害的,又沉降了20厘米左右,水泥都被掏空了。另一边比这边还严重,穿线管现在也变形了,上下错位很多,下陷了2厘米。

看来,为了保持发电效率,保证安全生产,架设光伏设备的光伏区也得想办法种植植物来稳住沙子。光伏电站外的梭梭树和花棒,能不能直接种在光伏板下呢?显然不行。

刘明杰:因为它长的非常高,太阳能板离地才0.5米,这个能长2米多高甚至3米。它种在光伏区里不现实。因为是光伏区会影响到光伏板的太阳能发电,它把太阳光遮住了,紫外线也遮住了,梭梭树还有红柳枝都是一样的,都是长得很高很高。

花棒高接近3米,而梭梭树最高可达9米,但是光伏发电站的光伏板最低处离地面只有不到1米,将这些植物种在光伏区会遮挡太阳能光伏板,影响光伏发电。在光伏区种植植物有高度限制,既不能太高还得耐干旱,究竟什么植物适合这里呢?

经过长时间的资料搜索,一种“神奇”的植物进入了刘明杰的视线。苜蓿,生长两个月根就可以深入土壤90厘米,去吸收土层更深处的水分。同时,苜蓿高度30至100厘米左右,也不会影响光伏板。除此之外,苜蓿还是牛羊们喜爱的食物,被誉为“牧草之王”,能帮助牛羊们长得膘肥体壮。而对于内蒙古地区来说,苜蓿还有更为重要的作用。内蒙古地区气候干旱,沙尘暴频发,导致牧草的生长并不稳定,而苜蓿不仅不挑剔土壤,能在干旱地区生长还能提高土壤的肥力,改善土壤土质。等到苜蓿长大后作为牧草,收割后还可以增加一份额外的收入。如此说来,苜蓿简直就是在光伏电站种植的最佳品种,苜蓿种起来却并不那么容易。在刘明杰之前,过去的几年里,同事们也反复的种过苜蓿,但种植的效果并不好,存活率也不高。为什么在这里苜蓿总是种不活呢?

作为研究电力的工程师,刘明杰对治沙和种植植物显然是外行。他决定就在附近走访调研,看看当地的牧民有没有什么办法。张耀清是当地的牧民,对沙漠气候十分了解。张师傅告诉刘明杰,光伏区里的苜蓿种不活和光伏板下的沙子有关,需要铺工,施农家肥,土和沙子混在一块种,沙漠里含水分和养分多一点。土是有机物,长苜蓿草是必需的条件。

原来,苜蓿和其他沙生植物不一样,直接在沙上种植苜蓿存活率并不高。这是因为沙子的主要成分是无机物,营养物质极少。除此之外,沙子之间的缝隙非常大,具有极强沥水性,根本存不住水,没有水的滋养,苜蓿很容易就缺水死亡了。之前在光伏区种植苜蓿,始终难以存活,这是一个重要的原因。

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作者: 光伏支架网

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