生态环境保护视域下的太阳能光伏发电站管理--中国期刊网

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生态环境保护视域下的太阳能光伏发电站管理

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：李勇张猛

[导读] 摘要：近年来，随着光伏发电站在我国的蓬勃发展，光伏发电站对生态环境影响的研究越来越受关注，本文通过分析建设和营运阶段的光伏电站在生态脆弱区域上的影响，运用生态管理原理，提出了减少生态环境影响所采取的管理措施。

        (三峡新能源曲阳发电有限公司河北保定 073100)
        摘要：近年来，随着光伏发电站在我国的蓬勃发展，光伏发电站对生态环境影响的研究越来越受关注，本文通过分析建设和营运阶段的光伏电站在生态脆弱区域上的影响，运用生态管理原理，提出了减少生态环境影响所采取的管理措施。
        关键词：生态环境保护；太阳能光伏发电站；管理
        引言
        据中国国家能源局发布的数据显示，2019年，我国风电、光伏发电均突破了两亿千瓦。其中，光伏发电同比增长26.3%。光伏发电为经济社会发展提供了大量清洁能源，节省因化石燃料使用所带来的环境问题。光伏发电作为利用太阳能的重要形式之一，具有低碳环保特点，不会污染大气和水环境，也不会向大气排放有毒有害物质，且光伏发电利用的太阳能取之不尽、用之不竭。但大量光伏电站的建设和应用也会给周边环境带来不同程度的影响，诸如光伏组件的制造、安装、运维都会给光伏电站周围生态环境产生一定影响。如光伏电站建设会导致水土流失、运营期噪声、视觉影响，水面光伏电站又会对水域浮游生物群落、鱼类种群以及水生态系统等环境造成较大影响。因此，应加强太阳能光伏发电站的管理，最大限度地将生态环境的影响降低到最小，实现经济效益与环境效益的最大化。
        1太阳能光伏发电系统
        1.1原理
        太阳能光伏发电作为新能源技术，具有巨大的商用价值和发展潜力。光伏发电是依靠半导体（多为硅晶片）将太阳能辐射能转化成电能的过程。主要有“光—电”和“光—热—电”两种转换方式。
        前者主要是指利用光伏效应，从而使太阳能辐射能转换成电能的过程。
        在“光—电”转换方式中，需要用到太阳能电池，利用半导体材料作为太阳能转化为电能的电子器件。
        目前，市场上应用较广的是将电池排列组成太阳能方阵，形成较大的电池方阵。
        在“光-热-电”太阳能光伏发电转换模式中，利用太阳能辐射能所形成的热量进行发电，利用太阳能集热器汲取太阳能辐射能热量，并将其转换成为工质的蒸气，启动汽轮机发电，实现由太阳能向电能转换。
        1.2形式
        根据光生伏特效应原理，太阳能电池将太阳光转化为电能，满足日常生产生活的能源需要。主要有三种形式：
        （1）分布式光伏发电系统。以太阳能用户侧自发自用、超出部分电量上网，并在配电网系统中实现平衡调节的一种发电模式。
        （2）并网光伏发电系统。是将光伏发电连接、并入到国家电网的一种发电模式。并网光伏发电无需蓄电池，利用光伏方阵、控制器、逆变器组成发电系统，将太阳能辐射能转化成为电能，直接输入电网。
        （3）独立光伏发电系统。是指与电网不发生直接连接的一种发电模式，其典型特点是利用蓄电池等将光伏发电存储起来，保障夜间电力需求。独立光伏发电系统由光伏方阵、控制器、逆变器、蓄电池及交流负载等组成。
        2太阳能光伏发电站环境影响分析
        2.1施工期间的环境影响
        2.1.1工程对地表扰动影响
        太阳能方阵基础施工、逆变升压配电箱体建设、集电线路铺设、场内道路以及施工临时设施运行等施工过程，将造成各土层间的混合，从而导致土壤结构和性质发生变化。项目临时施工占地及施工过程将扰动原有表层土壤，增大地表裸露面积，可能导致土壤肥力下降。

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        2.1.2对土壤理化性质的影响
        光伏电站于施工过程中，由于机械碾压、人员踩踏、土体翻整并被堆放于地表等人为因素的干扰会使土壤板结，肥力降低，造成施工区域内动植物的栖息环境被破坏，生物多样性减少，导致该区域内植被群落种类组成、数量及分布规律发生改变，进而影响其土壤性质。有研究表明，光伏电站施工期间会增大土壤容重和非毛管孔隙度，同时也降低了土壤总孔隙度和毛管孔隙度。此外，施工使土壤中的有机质、全氮、速效氮、速效磷含量降低，但对全磷、全钾和速效钾的影响并不显著。在光伏电站运营期，与光伏电站周边相比，未遮阴和遮阴区域的土壤有机质、含水量、速效磷和速效钾含量明显增加，电导率和ｐＨ值降低，其中遮阴区域的土壤容重增加，而未遮阴区域的土壤容重降低；在电站内部，与遮阴区域相比，未遮阴区域的土壤含水量、电导率、ｐＨ值、０—４０ｃｍ层速效磷和速效钾含量均增加，可能是因由于太阳能电池板以及植物的遮阴作用能有效的减少地表水分蒸发，提高了土壤的蓄水保墒能力，进而为植被生长提供了保障。
        2.2光污染
        太阳能光伏电池组件主要由多晶硅板、减反射膜和钢化玻璃压制而成。项目多晶硅板采用绒面多晶硅片，使入射光在硅片表面进行多次反射和折射，增加光的吸收率，减小反射损失；硅片表面覆盖一层减反射膜层，降低了光的反射；最外层特种钢化玻璃透光率极高，可达95%以上。参照现行国家《玻璃幕墙光学性能》（GB/T18091-2000）的相关规定，采用在城市主干道、立交桥、高架桥两侧设立的玻璃幕墙的辐射标准，即反射比小于0.16的低辐射玻璃。依据此标准，项目光伏阵列的光极少，不会使电站附近道路上正在行驶车辆的驾驶人员产生眩晕感，不会影响交通安全；同时光伏阵列一般采用低度倾角，主要反射面固定朝天，不会对周边居民生活、地面交通造成光污染环境影响。
        2.3电磁环境影响
        光伏电站对周边环境的潜在电磁环境影响主要是由逆变器产生的工频电磁场、无线电干扰等，也会对人体健康产生一定的不良影响，甚至还会干扰到信号。
        电磁环境影响的范围及强度主要受逆变器等级选型及与逆变器的距离等因素密切相关。
        3太阳能光伏发电站环境影响对策
        3.1科学规划设计
        根据光伏发电项目的可行性研究，确定光伏发电站的建设选址、建设规模，通过环境影响评价，做好厂址周边的植被、地质、土壤、水文等自然生态资源的调查，进一步确定光伏发电站项目中的主要光伏组件、逆变器的技术参数、形式，以及光伏发电站项目的施工时间、作业范围，合理选择光伏组件的阵列跟踪方式、组件支架形式、光伏阵列的布置方案等。确定光伏电站的施工方案、运行维护方案，结合项目的设计做好具体的施工内容安排，实行“三同时”，加强环境保护、水土保持设计等。具体来说，规划中应提前做到光伏发电站厂址选择应避开生态脆弱区、环境敏感区和水土流失严重区。
        3.2做好运行维护
        光伏发电站项目除了建设施工期间的环境影响外，还要重点做好后期运营期间的环境影响，降低运营维护期间的生态环境影响和破坏。一方面，要做好常规和意外污染物的防治工作。如大规模光伏电站，要预防火灾等突发事故导致的环境污染。另一方面，要定期不定期地对光伏发电站项目的运行维护情况进行巡查检视，发现光伏组件等器材受损时及时更换，或者存在水土流失安全隐患时要及时采取维护措施，严格控制项目对所在区域的地表结皮、植被区域的二次扰动。
        结语
        利用太阳能进行光伏发电，并将该技术控制在“青山绿水就是金山银山”的环保理念范围，让光伏技术发挥最大效用。无论光伏发电站的兴建还是运营维护，每一步都与生态环境管理息息相关，按照生态环境管理的原则做好发电站全面管理工作，有效消除光伏发电的环境影响，最大限度维持所在生态环境的稳定，光伏发电技术的生态与经济效益才会发挥出其最大的效益。
        参考文献:
        [1]孙芳,吴树华,高优娜.四子王旗光伏发电站环境影响后评价的初步研究[J]环境与发展,2017(1):25-27.
        [2]李贝,苏成华,付文辉.大型地面光伏电站选址研究[J].东方汽轮机，2012，(2):58-62.
        [3]刘中志.光伏发电项目环境影响评价分析及防治[J].资源节约与环保，2016，(8):8-9.