太陽能光伏發電環境影響及環境效益分析

文 _ 劉麗珍 國核電力規劃設計研究院

太陽能光伏發電環境影響及環境效益分析

文 _ 劉麗珍 國核電力規劃設計研究院

近年來，大氣環境污染嚴重，為提高大氣環境質量，國家在對煤電進行改造和減排的同時，鼓勵和支持利用可再生能源和清潔能源發電。《重點區域“十二五”大氣污染規劃》中指出：加快推廣太陽能光熱利用，積極推進太陽能發電產業發展。利用太陽能發電不產生有害廢氣、廢渣、廢液，不會造成環境污染，同時可實現能源多元化，緩解對有限礦產能源的依賴與約束。太陽能光伏電站作為清潔能源將會對電網供電能力形成有益的補充，具有良好的社會效益和環境效益。

1 太陽能發電系統

太陽能發電是陽光到能源的轉化，分為直接轉化和間接轉化兩種。光伏發電為直接轉化；聚光太陽能發電為間接轉化。

1.1 光伏發電

太陽能光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。主要有三種形式：一是獨立光伏發電系統，是指不與電網連接的發電方式，典型特征為需要蓄電池來存儲夜晚用電的能量，由光伏方陣、控制器、蓄電池、逆變器、交流負載組成獨立的供電系統；二是并網光伏發電系統，是指光伏發電連接到國家電網的發電的方式，成為電網的補充，典型特征為不需要蓄電池，由光伏方陣、控制器、并網逆變器組成并網發電系統，將電能直接輸入公共電網；三是分布式光伏發電系統，是指在用戶所在場地或附近建設運行，以用戶側自發自用為主、多余電量上網，且在配電網系統平衡調節為特征的發電方式。無論哪一種形式，發電系統都是主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器組成。

1.2 聚光太陽能發電

聚光太陽能發電是利用拋物鏡將大面積的光線聚集成小的光束，作為熱源加熱導熱油，導熱油通過泵循環把水加熱，產生水蒸汽，推動渦輪轉動發電。聚光太陽能發電具有可24小時發電的優點。

聚光太陽能發電分為槽式和塔頂式。槽式是將光線匯聚到半圓柱反射鏡附近設置的集熱管上。塔頂式是通過地面上設置的平面反射鏡，將光線匯聚到塔頂設置的溶融鹽箱上。

2 環境影響分析

光伏電站的環境影響分析主要為施工期和運營期兩個階段。施工期環境影響主要包括施工車輛、施工機械的運行噪聲，汽車運輸產生的揚塵，施工棄渣和施工人員的生活廢水及垃圾，以及施工作業對生態環境的影響等。運營期不產生工業廢氣、工業廢水等，只有部分太陽能模板表面清洗用水，環境影響主要包括逆變器運行產生的電磁噪聲、電磁輻射，以及太陽能電池板產生的光污染等。

2.1 水環境影響分析

施工期產生的廢水主要是施工人員的生活污水，可直接排入市政污水管網，對周圍環境影響較小。

運營期主要污水為生活污水和清洗廢水。生產廢水主要為太陽能模塊表面的清洗用水，清洗的作用主要是減少表面灰塵覆蓋等對太陽能吸收效率的影響。清洗廢水將通過屋面雨水排水管道被收集，進入雨污分流系統管道，處理后可用于灌溉農田或綠地，廢水對周圍地表水影響較小。

2.2 大氣環境影響

施工現場、交通運輸線路是揚塵的主要污染區，施工揚塵量因施工現場工作條件、施工階段、管理水平、機械化程度及施工季節、土質、天氣條件不同而差異較大，揚塵污染主要影響局部空氣環境。同時，施工車輛和運輸車輛燃油排放的廢氣，污染是小范圍、短暫的。應對施工區現場、道路進行管理、養護，使路面平坦、清潔，處于良好運行狀況，一旦有棄土、建材灑落應及時清掃。如遇到干燥、大風天氣，可采用對運輸車輛及道路灑水的方法，減少揚塵。

2.3 噪聲環境影響

運營期噪聲主要來源于逆變器及其他輸變電設施產生的電磁噪聲。應采用低噪聲設備；加強對光伏電站逆變器的維護，使其處于良好的運行狀態，避免對工作人員以及周邊居民生活產生干擾。

施工期單位應盡量選用低噪聲設備和施工工藝、盡量縮短高噪聲機械設備的使用時間，特別是高噪聲施工作業應安排在非工作時間段，才能有效降低對周圍環境及居民生活、工作秩序的影響。

2.4 電磁環境影響

光伏電站潛在的電磁環境影響主要是逆變器產生的工頻電磁場、無線電干擾，可能對人體健康產生不良影響，以及信號干擾等危害。這種電磁環境影響的強弱與逆變器等級選型和距逆變器的距離等因素有關。

2.5 光污染

為了高效利用太陽能，太陽能電池板本身生產工藝也要求盡量減少光的反射。單晶硅和多晶硅電池板在制作時在有柵線的面涂減反射源，對光線的反射率極低；薄膜電池的弱光性好；電池板安裝時選擇最佳陽光入射角度以最大限度利用太陽能，電池板傾角30°向上,不會對地面居民生活及交通產生影響。

2.6 固體廢物

固體廢物主要是損壞的電池及太陽能組件以及職工日常生活中產生的生活垃圾。太陽能電池的使用壽命一般為25年，報廢后將由廠家回收。光伏電站一般只有少數運行人員，生活垃圾少，應設立垃圾桶，定點收集后，由當地環衛部門定期清運。

2.7 生態環境影響

光伏電站在現有建筑頂安裝太陽能電池組件，有效利用原建、構筑物，節約用地，對地表原有植被、構筑物的破壞力較小，基本不新增水土流失。

3 環境效益分析

太陽能是一種可再生的清潔能源，太陽能發電安全可靠、無污染、無噪聲、環保美觀、故障率低、壽命長，其節能減排效益、環境效益和社會效益均十分顯著。太陽能的節能效益主要體現在光電建筑在運行時減少常規能源的消耗。其環境效益主要體現在不排放任何有害氣體。太陽能與火電相比，在提供能源的同時，不排放煙塵、二氧化硫、氮氧化合物和其它有害物質。下面以某光伏發電項目為例說明其減污減排的具體成效。

某光伏發電項目總裝機容量約5MW，年平均上網發電量671.2萬kWh，該項在壽命期間發電量為16780萬kWh。按2013年全國平均供電煤耗約314g/kWh計算，每年可節約標煤約2107t，能源及污染物減排量如下計算。

（1）標準煤減排量

每度電耗煤：按2013年全國平均供電煤耗約0.314kg/kWh計算，本項目光伏發電系統在25年使用期內，總節約標煤：16780萬kWh×0.314kg標準煤/kWh＝5.27萬t。

（2）二氧化碳減排量

每度電CO2減排量：參照每發1kWh電減少排放CO2為0.8841kg基準，計算該系統25年減排CO2：16780萬kWh×0.8841kgCO2/kWh＝14.84萬t。

（3）二氧化硫減排量

每度電SO2減排量：參照每發1kWh電減少排放SO2為0.005501kg基準，計算該系統25年減排SO2：16780萬kWh×0.005501kg SO2/kWh ＝923.07t。

（4）粉塵減排量

每度電粉塵減排量：參照每發1kWh電減少排放粉塵0.002160kg基準，計算該系統25年減排粉塵：16780萬kWh×0.002160g粉塵/kWh＝362.45t。

（5）氮氧化物減排量

每度電氮氧化物減排量：參照每發1kWh電減少排放氮氧化物0.001728kg基準計算，該系統25年減排氮氧化物：16780萬kWh×0.001620kgNOX/kWh ＝271.88t。

4 結論

綜上所述，太陽能光伏發電為清潔能源發電工程，可使經濟效益最大化。與火電相比無煙塵、SO2、NOX、CO2和灰渣的排放，具有良好的環境效益。不僅優化了能源戰略結構，改善了當地的生態環境，而且提高了大氣環境質量，具有較好的推廣價值。