中國西部光熱電站開發(fā)的環(huán)境影響簡析
發(fā)布者：CSPPLAZA | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網 | 0評論 | 11243查看 | 2015-02-10 17:22:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網報道：光熱電站因其清潔綠色無污染以及可伴儲熱系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電輸出的優(yōu)勢獲得了全球一大批的擁躉，但已建成的光熱發(fā)電項目如Ivanpah等電站也多次因為危害野生動植物生存環(huán)境和晃花飛行員眼睛等缺陷而招致一些環(huán)保人士和反對派的質疑和批評。那么隨著國內光熱發(fā)電行業(yè)形勢的好轉和不斷發(fā)展，未來國內越來越多的光熱發(fā)電項目會為這些電站所在地區(qū)的環(huán)境帶來哪些影響呢？
事實上，雖然國內完成建設和投入運行的光熱電站寥寥無幾，但我國科研人員對于大規(guī)模光熱電站的建設運行可能對當?shù)丨h(huán)境造成的影響早就開始了關注和研究。從2010年起，在國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)和國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）等支持下，中科院電工所、北京航空航天大學等機構吳治永、常春和侯安平等科研人員就開始針對“在中國建設大規(guī)模光熱電站對于當?shù)丨h(huán)境的影響”等問題進行了調查和研究，調查的對象是中國西北部干旱和半干旱地區(qū)——一片光資源充足但生態(tài)系統(tǒng)相對脆弱的區(qū)域。研究人員重點關注了水資源消耗、土壤侵蝕和土壤溫度改變等幾方面問題。
根據(jù)他們的研究結果發(fā)現(xiàn)，大規(guī)模光熱電站的建設和運行確實會對電站所在地的生態(tài)環(huán)境造成一定的負面影響，但是這些影響往往是非常短暫的。光熱電站的建設需要在陽光資源豐富的地區(qū)使用大面積土地來收集足夠的陽光來產生能量，這對于當?shù)丨h(huán)境確實會帶來一些負面影響。但是一旦光熱電站投入使用后，會對當?shù)丨h(huán)境產生一系列積極的作用，比如減少水土流失等。
研究報告認為，和其它可再生能源技術一樣，CSP技術的應用相對于煤炭等傳統(tǒng)能源來說可以為社會提供廣泛的環(huán)境效益和社會效益，主要體現(xiàn)在減少溫室氣體排放、改善空氣污染和減少資源浪費方面。
水資源消耗問題
根據(jù)中國年降雨量分布圖我們可以看到，中國西北地區(qū)屬于比較缺水的地區(qū)，但是對于光熱電站來說，水資源又是必不可少的。
光熱電站用水需要是多方面的，比如生產水蒸氣推動汽輪機發(fā)電、冷卻等，特別是在干旱和半干旱環(huán)境條件下，電站運維人員要使用大量水來清洗反射鏡。
但是，光熱電站用水量的多少跟選擇的CSP技術也有很大關系。比如，一個裝機規(guī)模為50MW、采用水冷卻的光熱電站平均一年用水量約為160萬m3。但如果采用空氣冷卻或者空-水冷技術的話，同規(guī)模光熱電站的用水量可減少為40萬m3左右。
圖：中國年降雨量分布圖
土壤侵蝕問題
因為氣候干燥、森林覆蓋率低、沙石土質和強風等自然原因，中國西北地區(qū)土壤侵蝕問題一直存在。近年來隨著氣候變化問題的日趨嚴重，導致全球變暖和極端氣候事件頻頻發(fā)生。再加上人類過度放牧、對煤及礦物的不合理開采等原因共同造成了土壤侵蝕問題的進一步惡化。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在光熱電站建設過程中，項目所在地及周邊區(qū)域往往會因為交通設施建設和電站基礎挖掘等原因出現(xiàn)植被遭到破壞和水土流失增加等環(huán)境問題。
然而，通過計算機模擬研究人員發(fā)現(xiàn)，如果將光熱反射鏡場當作防風林使用的話，可以大大減緩風速，從而減少風沙的流動，能夠起到保護土壤免受侵蝕的作用。事實上，隨著西北地區(qū)近年來光伏電站的不斷發(fā)展，人們也在不斷摸索新能源項目與當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)發(fā)展的辦法。如何進行有效的水土保持，未來也必將成為西北地區(qū)沙漠光伏電站和光熱電站在建設運營中的重要議題。
圖：寧夏中衛(wèi)市光伏電站、枸杞林和樹木共存的土地綜合利用模式
土壤溫度問題
為了準確掌握光熱電站對于土壤溫度的影響，研究人員搜集統(tǒng)計了北京延慶光熱項目所在地從2010年8月到2013年10月每一小時的土壤溫度數(shù)據(jù)。
然后，研究人員將收集到的數(shù)據(jù)與光熱電站附近地區(qū)的土壤溫度數(shù)據(jù)進行對比。對比結果顯示，在春天和夏天光熱電站可以使所在地土壤溫度比附近土壤溫度低0.5-4°C，而在冬天光熱電站所在地土壤溫度則比附近土壤溫度高0.5-4°C。研究人員將這種現(xiàn)象歸結于光熱電站改變空氣流動和產生陰影等原因。研究人員認為，空氣流動改變導致熱空氣與土地之間的熱量傳輸發(fā)生改變，而夏季光熱電站產生的陰影也很可能對土壤溫度造成影響。
事實上這一研究發(fā)現(xiàn)非常重要，因為農作物生長對土壤溫度特別敏感，所以我們可以將光熱電站的土地使用與農作物種植結合起來。
從光資源角度考慮，中國西北部地區(qū)是最適宜建設大規(guī)模光熱電站的區(qū)域。值絲綢之路經濟帶發(fā)展良機，未來光熱發(fā)電行業(yè)有望在中國西北地區(qū)獲得重要發(fā)展，目前國內已規(guī)劃的大型光熱發(fā)電項目幾乎全部位于西北地區(qū)。而這項研究成果不但證明了光熱電站的建設和運行對于當?shù)鼐哂辛己玫纳鐣б婧铜h(huán)境效益，還對光熱電站決策者進行電站選址和區(qū)域規(guī)劃提供了指南。
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