塔式太陽能熱電站光污染問題分析

杜樂 殷文香

摘要：塔式太陽能熱電站正常運行時會引發光污染問題。本文分析了塔式太陽能熱電站產生光污染的原因以及光污染對人和生態環境產生的危害。在塔式太陽能電站選址、組件設計、安全防護以及配套設施方面，分別提出了有效的光污染防治措施，對于塔式太陽能熱電站光污染的防治，提供了一定的理論指導。

關鍵詞：塔式太陽能;光污染;防治措施

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.020

Abstract：Light pollution problems are produced during the normal operation of tower solar thermal power station. The causes and the effects of the light pollution on human and environments are analyzed in the paper. Effective light pollution prevention and control measures are put forward in the aspects of site selection， module design， safety protection and supporting facilities of tower solar power station， which provides certain theoretical guidance for the prevention and control of light pollution of tower thermal power station.

Key words：Tower solar;Light pollution;Prevention measures

光污染是指過量的光輻射對人類生產、生活以及生態環境造成不良影響的現象[1]。光污染對人類健康以及環境的影響主要表現在損害眼睛，影響視力，誘發癌癥，產生不利情緒以及動植物生態問題。

塔式太陽能熱發電系統是采用定日鏡追蹤太陽，同時把太陽光匯聚于中心接收塔處的接收器之上，從而將所匯聚到的輻射能量轉換為熱能，通過對工作物質的加熱處理來帶動汽輪機發電機轉動并發電[2]。因此，熱電站正常運行情況下會不可避免地產生光污染問題。

1 塔式太陽能熱發電工藝

1.1 發電系統簡介

塔式太陽能熱發電系統是指在大面積場地上安裝較多的大型太陽能反射鏡，反射鏡通常稱為定日鏡，每臺定日鏡分別配有獨立的跟蹤裝置，可準確地將陽光反射并集中到吸熱塔頂部的吸熱器上。吸熱器把吸收的太陽光能轉化成熱能，再將熱能傳給導熱介質，經過蓄熱環節，再輸入熱動力機，驅動汽輪發電機組發電。塔式熱發電技術以其規模大、熱損耗小和系統效率高等特點，在大規模開發利用項目中優勢較明顯[3]。塔式太陽能熱發電工藝如圖1所示。

1.2 光熱工作單元簡介

定日鏡是聚光系統的核心部件，可以通過二維獨立的控制機構，繞著一個固定軸和與之相垂直的旋轉軸旋轉，以隨時跟蹤太陽位置的變化，從而將太陽輻射能反射并匯聚到吸熱器上，以達到對太陽輻射能的收集目的。

定日鏡的主要部件包括：（1）機械部件：太陽能反射鏡、定日鏡鏡架、傳動部件、連接部件、立柱及基礎等;（2）電控部件：定日鏡控制器、定日鏡控制箱、供電和供電線纜。

塔式光熱發電鏡場的排列方式主要分為直線型排列方式和環型排列方式。直線型排列方式的定日鏡呈直線放置，相鄰鏡行之間定日鏡呈交錯排布。環型排列方式的定日鏡呈環線型放置，相鄰鏡環之間定日鏡亦呈交錯排布 [4～5]。集熱器單元示意如圖2所示。

2 塔式太陽能熱電站的光污染影響

塔式太陽能熱電站集熱場主要采用反射鏡聚焦于吸熱塔吸熱。正常運行時，可以轉動的反射鏡，能夠追蹤太陽，同時把太陽光反射到吸熱塔塔頂的吸熱器。定日鏡場內布設數量眾多的定日鏡和吸熱器，在反射和吸收太陽光的過程中，勢必會對由塔式太陽能熱電站附近的人群及鳥類等產生光污染，主要表現在以下方面：

2.1 對鳥類飛行活動的影響

鳥類飛行過程中，方向的辨別離不開一種必然物質，那就是“光”。而塔式太陽能熱電站產生的光污染影響了鳥類的自然生活規律，導致其活動能力出現問題，其辨位能力、心理皆會受到影響。對于鳥類而言，刺眼的強光不僅會干擾視線，而且令鳥類在受刺激后會產生反常的舉動。飛行呼叫是鳥類在飛行過程中所發出的一種微弱的、高頻的鳴叫，用于鳥類在長距離飛行時與同伴保持聯系。對于誤入塔式太陽能裝置附近的鳥類，強光會導致其眩暈并傷害了其思維意識，會擾亂鳥類互相聯絡的“飛行呼叫”，使迷路，甚至會導致成為其死亡的自殺信號。例如，會出現眾多的鳥類直接撞擊地面或者成群鳥類連續沖撞熱電站的設備等情況。此外，塔式太陽能裝置，由于眾多反光鏡的存在，大量強光匯集，吸熱塔周圍的高溫，會致使誤入熱電站的鳥類灼傷，嚴重情況會導致其死亡。

2.2 對人類生理、心理的影響

有關資料顯示，強光照射下，會對人眼的虹膜以及角膜產生傷害，引發視網膜水腫、模糊，會影響視網膜上的細胞正常的功能，造成眼睛疲勞，視力減弱 [6～7]。光照強度越高，光照時長越長，對人的健康影響越大。塔式太陽能發電裝置產生的強光，影響人的生理機能，會引起人的頭痛、疲累、行為能力降低，還會誘發癌癥，影響人的大腦中樞神經系統，損害了人的心理健康，致使人產生焦慮、煩躁、情緒低落等不利情緒。

2.3 對電站周圍車輛出行安全的影響

塔式太陽能熱電站運行期，大量的定日鏡和吸熱器，會對其周圍環境，尤其是臨近場區的道路產生光污染。塔式太陽能熱電站的定日鏡和吸熱器反射所產生的強光，很大程度上超過了人眼能承受的光照強度，會致使駕駛員感覺到有很強烈的眩光，看不清行車過程中的事物，會導致駕駛員眼睛出現瞬間的“失明”，會分散人的注意力。在車輛高速行駛的過程中，這種駕駛員眼睛的不適將會引發交通事故。

3 塔式太陽能熱電站的光污染治理措施

3.1 塔式太陽能熱電站的選址以及相應組件的設計

在塔式太陽能熱電站選址期間，應該熟悉所建熱電站周圍鳥類的活動、遷徙區域。站址選擇時要盡量避開鳥類遷徙路線，避免位于鳥類集中覓食場、飲水場，以減少對鳥類生存的影響。此外，應咨詢當地規劃單位、交通部門及生態環境保護部門，熱電站選址要避免位于集中居民區，避開現有的主要交通干線及其他特殊要求保護的區域，對居住區域有影響的場所輻射面應搭建擋光壁，盡量減少熱電站的落成對周圍居民及生態環境的影響。

在場站設計時，應采用減少光污染的光伏組件，例如可以在反光玻璃片上下層都鍍膜，或者將上層玻璃片改為不平整的面。通過設置減反射膜，使反射出去的光線減少，減少光污染產生的危害。

3.2 建立有效的檢測防御機制以及加強場區安全防護工作

依據塔式太陽能發電站的站級規模，對塔式太陽能產生的光強等級進行專業評估，得出光污染等級以及光污染的影響范圍。在光污染影響范圍內，安裝驅鳥裝置，盡量讓鳥類遠離該區域;同時可安裝監控、檢測設備以及增強人員的巡視，一經發現有鳥類誤入該區域，要及時驅趕，降低對鳥類的不良影響。

對塔式太陽能發電站作業區的管理部門和工作人員要進行考評，定期檢查定日場的反光鏡及吸熱裝置，確保其運轉正常。加強對光污染防治的法律、法規、規章的學習，宣傳光污染防治知識，提高員工的環保意識。要求現場作業人員要認真穿戴護目鏡、防護服，降低在作業操作過程中強光產生的危害。

3.3 合理規劃電站的交通道路以及相應配套設施

塔式太陽能熱電站建設完工后，交通流量大、行車速度高的道路應遠離熱電站。對需建在熱電站附近的道路，應該在臨近太陽能熱電站的一側安裝遮光屏障等防眩設施，并在汽車行駛區域設置警告標志、視線誘導標、限速標志，防止熱電站光污染引發交通事故。

4 結論

塔式太陽能熱電站引發的光污染問題普遍存在，近年來是業界關注的重要問題之一。本文分析了塔式太陽能熱電站產生光污染的原因以及光污染對人和生態環境產生的危害。在塔式太陽能電站選址、組件設計、安全防護以及配套設施方面，分別提出了有效的光污染防治措施，對于塔式太陽能熱電站光污染的防治，提供了一定的理論指導。

參考文獻

[1]陳思禮.光污染對環境與健康的影響[J].中國熱帶醫學，2007，7（6）：1005-1009.

[2]劉文闖，樊玉華，楊靜.塔式太陽能熱發電技術經濟特性分析[J].工程技術與應用，2017（12）：41-43.

[3]高曉鵬.塔式太陽能光熱電站的研究進展[J].可持續發展，2019，9（4）：789-795.

[4]內蒙古電力勘測設計院有限責任公司.甘肅敦煌眾控100MW塔式光熱發電項目可研說明書[R].內蒙古：2019.

[5]內蒙古電力勘測設計院有限責任公司.盾安敦煌100MW塔式光熱發電項目可研說明書[R].內蒙古：2019.

[6]魏會學.環保太陽能引發的光污染事件[J].城市開發，2012（13）：48-49.

[7]史敬軍，等.太陽能光伏產業的污染及其防治[J].廣東化工，2014，41（19）：123-124.

收稿日期：2020-01-03

作者簡介：杜樂（1984-），男，碩士研究生，工程師，研究方向為火電廠及輸變電工程環境影響評價。