光伏電站對生態(tài)環(huán)境的影響控制研究

林沛圳

（廣州珠江水資源保護(hù)科技發(fā)展有限公司，廣州 510610）

太陽能作為清潔、可再生資源，利用光伏電池可直接將光能變?yōu)殡娔苓M(jìn)行發(fā)電，無須燃料，綠色環(huán)保。但是，光伏電站占地面積較大，在施工和運營中難免對局部生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響，主要體現(xiàn)在土壤、植被和氣候等方面。因此，有必要開展光伏電站項目環(huán)境影響評價，從設(shè)計、施工和運營三個角度出發(fā)，采取科學(xué)措施，使生態(tài)環(huán)境影響降到最低，切實保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1 我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著我國光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，下游產(chǎn)業(yè)鏈日益完善，生產(chǎn)能力逐漸提高。2015年，我國光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量為1 528萬kW，突破歷史記錄，其連續(xù)三年超過1 000萬kW。截至2020年底，全國發(fā)電裝機(jī)容量為220 058萬kW，并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機(jī)容量為25 343萬kW，相比2019年末增長24.1%，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)仍在持續(xù)發(fā)展之中。現(xiàn)階段，國內(nèi)光伏發(fā)電主要用于偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村通信、工業(yè)生產(chǎn)、光伏商品制造（草坪燈、太陽能路燈、景觀照明燈等）等方面，因成本相對較高，并網(wǎng)光伏發(fā)電仍處于示范階段。目前，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍未脫離對政府補(bǔ)貼的依賴，但整體行業(yè)前景光明，主要表現(xiàn)為行業(yè)利潤提升、發(fā)電成本降低、新能源政策持續(xù)推出等，使國內(nèi)光伏發(fā)電裝機(jī)容量急速提升。光伏發(fā)電的環(huán)境效益眾所周知，本身不會釋放有毒有害空氣，也不會污染空氣和水源，對人體健康沒有威脅，但是光伏電站施工和運營對局部地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響也不容忽視，尤其是土壤、植被和氣候等方面。

2 光伏電站對生態(tài)環(huán)境的影響

2.1 土壤

光伏電站支架布設(shè)對區(qū)域土壤環(huán)境產(chǎn)生較大影響，主要體現(xiàn)在土壤理化性質(zhì)、抗蝕性、溫度等方面。一是理化性質(zhì)。電站施工需要機(jī)械碾壓、土壤翻整等操作，在人為因素影響下，土壤內(nèi)動植物棲息環(huán)境受損，生物多樣性減少，植被群落數(shù)量、分布以及構(gòu)成等均發(fā)生變化，進(jìn)而影響土壤理化性質(zhì)。電站施工不僅會導(dǎo)致土壤容重與非毛管孔隙度降低，還會造成土壤中全氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷含量等下降。電站投入運營后，與周圍未受擾動的土壤環(huán)境相比，遮陰位置土壤容重增加，未遮陰處的容重降低。在電站區(qū)域內(nèi)，未遮陰處土壤的含水量、pH、電導(dǎo)率等較高。究其原因，可能受太陽能電池板遮擋的影響，地表水分蒸發(fā)減少，不利于水分通道形成。二是抗蝕性。主要表現(xiàn)為光伏電站地基開挖、場地平整、道路修建等方面，電站施工需要砍伐許多影響交通、信號傳輸?shù)闹脖唬率沟乇砺懵叮黾铀缮⑼练绞浚瑥亩觿⊥寥狼治g。電站施工還會破壞地表結(jié)皮，導(dǎo)致地表揚塵、水土流失、沙塵暴等現(xiàn)象。三是溫度。研究發(fā)現(xiàn)，10 cm淺層土壤中，光伏電站內(nèi)土壤溫度日較差低于站外，但光伏電站內(nèi)土壤溫度年較差均超過站外。

2.2 植物

太陽能電池板會遮擋陽光，受電池板影響，板下溫度逐漸降低，不利于植物光合作用，植物生長速度放緩。另外，電池板還會阻擋風(fēng)。光伏電站多建設(shè)在地域廣闊的荒漠地區(qū)，可增加地表粗糙度，降低風(fēng)速和水分蒸發(fā)量，促進(jìn)地面植物生長、防風(fēng)固沙。電池板使草本植物的分布規(guī)律、種類均受到影響，植被多樣性逐漸降低。在風(fēng)長期影響下，部分植物葉表皮薄層逐漸被剝削，羥化酶含量受到較大影響，不利于光合作用，尤其是強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)，植物周圍相對溫濕度同樣會受到不良影響。光伏陣列的創(chuàng)建使電站風(fēng)速得到控制，促進(jìn)空氣濕度提升，使植物生長和防風(fēng)固沙形成良性循環(huán)。

2.3 區(qū)域氣候

2.3.1 地表太陽輻射

通過光伏陣列，一些太陽能變?yōu)殡娔埽淇梢愿纳凭植繀^(qū)域的地表能量配置，進(jìn)而影響太陽輻射與氣候形成。光伏電站建成后，大面積電池板覆蓋在地面，使原有地表形態(tài)發(fā)生變化，促進(jìn)太陽能向電能轉(zhuǎn)變，進(jìn)而影響地表輻射的均衡性。

2.3.2 空氣溫度與濕度

空氣溫度和濕度是特定區(qū)域氣候的關(guān)鍵評價指標(biāo)。夏季，光伏電站可發(fā)揮增溫降濕的效能。光伏電站內(nèi)外溫度、濕度有所差異，主要受電池板發(fā)熱作用的影響。不同季節(jié)，電池板光電轉(zhuǎn)換效率不同。四季中，白天站內(nèi)10 m高度的氣溫低于站外，晚秋和冬季最為明顯。在夜晚，站內(nèi)2 m高的位置溫度均高于站外，主要原因是光伏陣列可發(fā)揮保溫隔熱的效能，縮小站內(nèi)晝夜溫差。

2.3.3 大氣熱力平衡

大氣熱力失衡很容易產(chǎn)生氣壓梯度，梯度越大，風(fēng)速越大，大風(fēng)吹過干燥沙面時會產(chǎn)生揚塵，嚴(yán)重時甚至誘發(fā)沙塵暴。光伏電站施工可使沙漠地區(qū)的沙塵暴動力源得到抑制，降低極端天氣發(fā)生率。同時，電池板支架的搭建還可調(diào)節(jié)氣流方向，控制風(fēng)速，實現(xiàn)大氣熱力平衡，發(fā)揮抑制風(fēng)沙的功效。

3 案例分析

河西走廊擁有豐富的太陽能資源，金昌、酒泉、嘉峪關(guān)等城市已建設(shè)多個光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū)，裝機(jī)容量不斷增加。該區(qū)域氣候干燥，降雨量小，地表徑流少，地表受流水沖刷較弱，但大風(fēng)天氣較多，形成多種風(fēng)蝕地貌，不利于植物生長。因光伏電站建設(shè)仍處于起步階段，各地需要在實踐中不斷摸索，明確電站施工和運營對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響，并對癥下藥，從動態(tài)平衡視角出發(fā)采取控制措施，切實保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。光伏電站建設(shè)和運營涉及內(nèi)容眾多，土建工程、電纜敷設(shè)、機(jī)電安裝調(diào)試等很容易影響周圍生態(tài)環(huán)境。

一是場地平整、土方開挖使地表植被受到破壞。在地基開挖中，土壤環(huán)境受到擾動，破壞了多年形成的地表結(jié)皮，地表影響電站施工的植物也會被砍伐，勢必造成水土流失。此外，土方隨意堆放很容易產(chǎn)生揚塵，混凝土攪拌、砂漿拌和時很容易導(dǎo)致水泥粉塵散發(fā)，造成現(xiàn)場環(huán)境內(nèi)顆粒物濃度增加，特別是河西走廊干旱少雨、風(fēng)沙較多，地表植被稀少，施工浮沙很容易揚起，對施工現(xiàn)場環(huán)境和周圍環(huán)境均會產(chǎn)生負(fù)面影響。二是施工廢水和生活污水影響環(huán)境。施工廢水多源于混凝土攪拌、養(yǎng)護(hù)等，生活污水產(chǎn)生于施工人員的洗臉、做飯等活動。若廢水未能妥善處理，直接排放到周圍環(huán)境中，便會影響生態(tài)環(huán)境。三是施工噪聲污染。電站施工期間，噪聲多源于推土機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)和振搗器等，噪聲聲級介于79～95 dB(A)；電站運營期間，噪聲多源于變壓器、配電裝置等。電站所用的變壓器電壓通常較高，容量較大，若未能合理安排工作時間，做好檢修維護(hù)，很容易產(chǎn)生巨大的噪聲。四是運營期間光污染。電站施工多采用多晶硅材料，表面為玻璃結(jié)構(gòu)，透光率超過95%，其與陽光接觸后會發(fā)生散射。運營期間，若未能合理調(diào)整電池板角度，改變陽光反射角，便很容易產(chǎn)生光污染。

針對光伏電站對當(dāng)?shù)刂脖坏葞淼膿p害，經(jīng)過長期調(diào)查，河西走廊可從設(shè)計、施工和運營三個角度入手，采取有效的控制措施。

3.1 設(shè)計階段

設(shè)計階段，要做好光伏電站選址。應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境、植被覆蓋率和水文地質(zhì)情況，結(jié)合光伏組件形式、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)和陣列布設(shè)，制定科學(xué)的施工方案，并結(jié)合整體工程設(shè)計，對水土保持進(jìn)行專項設(shè)計，列出多種光伏陣列布設(shè)方案進(jìn)行比選。同時，要合理安排施工流程，明確工程內(nèi)容。設(shè)計要點有4項。一是廠址選擇繞開生態(tài)環(huán)境脆弱、水土流失嚴(yán)重的區(qū)域；二是在地質(zhì)優(yōu)良的區(qū)域設(shè)置電池板支架，采用螺旋管樁基礎(chǔ)；三是安裝對地面擾動最小的光伏組件；四是合理設(shè)計工程占地面積。

3.2 施工階段

為了防止揚塵，光伏電站施工期間應(yīng)配備灑水降塵設(shè)備。為避免運輸中產(chǎn)生揚塵，可采用遮蓋手段進(jìn)行預(yù)防。針對廢水污染，將施工廢水和生活污水收集起來，將水沉淀處理過濾雜質(zhì)，待其澈清后才可排放。生活污水可循環(huán)利用，用于植被澆灌、道路灑水降塵等。針對施工噪聲問題，應(yīng)以保障使用功能為基礎(chǔ)，盡可能選擇容量小、功率低的變壓器，使其運行噪聲強(qiáng)度低于60 dB(A)，并將其安裝在變壓器室，四周設(shè)有圍墻，噪聲源在室內(nèi)傳播中受圍墻阻隔，衰減10～15 dB(A)，降低對室外環(huán)境的影響。

3.3 運營階段

光伏電站投入運營后，應(yīng)重視水土保持工程設(shè)施的管理與維護(hù)，派遣專業(yè)人員定期巡檢，及時更換受損部件，排查并處理潛在安全隱患，嚴(yán)格控制對已形成的地表結(jié)皮的二次擾動。電站建成后，可在站內(nèi)路邊、電池組件下方等區(qū)域種植低矮型耐旱植物，防風(fēng)固沙，預(yù)防水土流失，美化站內(nèi)環(huán)境，減輕電站對環(huán)境的干擾。電站運營階段存在光污染問題，應(yīng)合理調(diào)整電池板角度和陽光反射角，加強(qiáng)心得交流，總結(jié)經(jīng)驗，使電站運營效果顯著提升，生態(tài)保護(hù)更加到位。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，能源需求逐漸提升，環(huán)境污染風(fēng)險增加。太陽能作為清潔能源，可通過電池板轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M(jìn)行開發(fā)利用，與環(huán)保要求相符合。但是，光伏電站占地面積較廣，施工和運營會對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定影響，應(yīng)從設(shè)計、施工和運營角度入手，采取有效的控制措施，以免影響土壤、植被和區(qū)域氣候。光伏電站要合理選址，加強(qiáng)運維管理，有效預(yù)防水土流失，維護(hù)區(qū)域生物多樣性，將對生態(tài)環(huán)境的影響降到最低，真正實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。