青海戈壁荒灘興起“光伏海”

原題：探訪全球裝機容量最大的光伏發(fā)電園區(qū)——青海戈壁荒灘興起“光伏海”

6月26日，無人機拍攝的青海省海南藏族自治州共和縣光伏電站。新華社記者張龍攝

6月26日，大唐青海能源開發(fā)有限公司工作人員在青海省海南藏族自治州共和縣塔拉灘光伏電站巡檢。新華社記者張龍攝

6月26日，在青海省海南藏族自治州共和縣拍攝的風力發(fā)電機。新華社記者張龍攝

6月8日在海西蒙古族藏族自治州德令哈市光伏（光熱）產(chǎn)業(yè)園拍攝的青海中控德令哈50兆瓦光熱電站。新華社記者范培珅攝

初夏時節(jié)，青海省海南藏族自治州共和縣塔拉灘，遼闊的原野上是一眼望不到邊的“藍色海洋”，鱗次櫛比的光伏板在陽光下泛起層層“漣漪”，形成了一道亮麗的風景線。

茫茫戈壁荒灘、寸草不生，這是昔日塔拉灘給人留下的印象。隨著光伏發(fā)電的興起，“借光”聚能的塔拉灘換了模樣：如今，這里已建起全球裝機容量最大的光伏發(fā)電園區(qū)——海南州生態(tài)光伏園。據(jù)統(tǒng)計，當前園區(qū)已入駐企業(yè)46家，總裝機量為15730兆瓦，年均發(fā)電量達到100億千瓦時，年節(jié)約標準煤311萬噸，減排二氧化碳780萬噸。

這片“光電樂土”蘊藏著多少發(fā)展?jié)撃埽繄@區(qū)是怎樣在荒漠戈壁中完成建設的？創(chuàng)造收益又如何？近日，記者帶您走進塔拉灘一探究竟。

生態(tài)理念融入園區(qū)建設

在塔拉灘深處，曾經(jīng)只有一樣東西無處不在，那就是漫天的黃沙。“進了塔拉灘，汽車三點頭；出了塔拉灘，汽車把頭搖”，這是20多年前過往司機常掛在嘴邊的順口溜，說的是穿越沙化嚴重的塔拉灘時，車顛得利害，風沙一吹還能把汽車打成“麻子臉”。

改變始于2011年。這一年，國家電投集團黃河上游水電開發(fā)有限責任公司（以下簡稱“黃河水電公司”）來到塔拉灘，開始利用荒漠化土地開發(fā)建設光伏發(fā)電園區(qū)。

盡管98．5％的面積都是沙化土地，但塔拉灘地勢平坦，且光能資源豐富，年均日照時間近3000小時，適合大面積建設光伏電站。業(yè)內(nèi)專家預測，塔拉灘上蘊藏著2萬多兆瓦的發(fā)電資源，年均發(fā)電量可達329億千瓦時。

然而，在塔拉灘開工動土，絕非易事。

“當我好不容易來到塔拉灘時，心里真有點發(fā)怵。地上全是黃沙，僅有一些零星的麻黃草，一陣大風過來，塵土飛揚，吹得人滿嘴都是沙土。”黃河水電公司新能源建設分公司副總經(jīng)理王倫至今清楚記得，第一次來塔拉灘踏勘時的場景。

除了黃沙蔽日，高海拔的工作環(huán)境也令項目人員苦不堪言。“這里平均海拔接近3000米，氧氣含量是平原地帶的64％。”王倫回憶，項目伊始，由于參建人員只能住在臨時搭設的帳篷內(nèi)，飲食質(zhì)量、休息條件都比較差，現(xiàn)場調(diào)試工作進展緩慢。

雖然困難重重，但項目團隊并未退縮，反而創(chuàng)新提出基地式規(guī)劃、規(guī)模化開發(fā)、園區(qū)式建設的發(fā)展思路，樹立生態(tài)保護優(yōu)先的建設理念，引領打造世界級生態(tài)光伏園。

堅持機械化打樁，避免對地表造成擾動；自主創(chuàng)新攻堅，不斷突破電池及組件的轉換效率；推進光伏電站系統(tǒng)集約化，打通光伏綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈……從設計到施工，每個環(huán)節(jié)都凝聚著項目團隊保護高原生態(tài)環(huán)境的用心與決心。

在建設光伏電站的同時，塔拉灘還需要一條輸送綠電的特高壓通道。2018年11月，青豫直流工程正式開工，塔拉灘便是工程的起點，光電正是從這里“打捆”出發(fā)，途經(jīng)青海、甘肅、陜西等省份，抵達河南。

既要科學施工，更要綠色施工，“將綠色電能輸送通道建成綠色工程”是施工人員的共同心愿。

“架設電塔時，為了保護植被，我們在地面鋪了棕墊，作業(yè)也要靠人拉肩扛。”青海送變電工程公司負責青海段第二標段施工的總工程師張彥斌指向一棵不足一人高的樹，“施工時本來要伐掉，但想到高原上長棵樹不容易，我們把它移植到了旁邊。”

施工過程中，這樣的故事還有很多。比如，在山頂修建輸電塔時，施工人員提前架設索道，幾噸重的鋼材從空中運上山，要避免山路運輸拖拽山上的樹木、植被。“我們在施工過程中沒有發(fā)生一起環(huán)境污染和破壞事件。”張彥斌自豪地說。

現(xiàn)如今，已建成345平方公里的光伏園區(qū)正為戈壁荒灘披上一件“防曬衣”。園區(qū)內(nèi)，平均風速降低41．2％，20厘米深度土壤增濕32％。此外，園區(qū)工作人員也有意識地播散草籽，種植烏柳、小葉白楊、云杉等易存活還能防風治沙的綠植，減少荒漠化土地面積達100平方公里。

“水光互補”創(chuàng)造良好收益

光伏發(fā)電雖好，但存在間歇性、波動性和隨機性較大的問題。“光伏發(fā)電只在白天有效，晚上出力為零。萬一遇上陰雨天，它也無法保證達到用電高峰期的用電功率。”黃河水電公司海南分公司生產(chǎn)技術部副主任宦興勝坦言。

為此，黃河水電公司聯(lián)手相關科研院所，研發(fā)出“水光互補”協(xié)調(diào)運行控制系統(tǒng)，將塔拉灘的光伏發(fā)電轉換為安全穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電源。

距離塔拉灘36公里外，便是黃河穿越其間的龍羊峽。只見峽谷兩岸層巖嶙峋，巨大的河流落差下，蘊藏著豐富的水能資源，黃河上游第一座大型梯級電站——龍羊峽水電站就坐落于此。

2015年，裝機容量850兆瓦的“水光互補”光伏電站在塔拉灘建成。一條330千伏電壓等級的輸電線連接著塔拉灘的“光”與龍羊峽的“水”，由此促成了全球規(guī)模最大的“水光互補”發(fā)電工程。

記者了解到，光伏發(fā)電的“軟肋”是晚上不能發(fā)電，而水電的“短腿”是存在豐枯水期變化。“水光互補”技術恰恰可幫助這兩種清潔能源實現(xiàn)優(yōu)勢互補，取得“一加一大于二”的效果。

究竟什么是“水光互補”技術呢？

簡單講，當太陽光照強烈時，用光伏發(fā)電，水電停用或少發(fā)。當天氣變化或夜晚來臨時，用水力多發(fā)電，以減少天氣變化對光伏發(fā)電的影響，從而獲得穩(wěn)定可靠的電源。宦興勝解釋說，這種方式將原本間歇、隨機、功率不穩(wěn)定的鋸齒形光伏電源，調(diào)整為均衡、優(yōu)質(zhì)、安全的平滑穩(wěn)定電源。

水電的確可以彌補光伏發(fā)電的夜間缺失，但白天光伏多出力，是否又會擠占水電的效益？

從近幾年運行情況看，水電站送出線路的年利用小時數(shù)反而從原來的4621小時提高到5019小時，也就是說，水光“打捆”后，“蛋糕”做得更大了。即便真的出現(xiàn)水電出力下降，若算綜合效益，仍然劃算。“例如，龍羊峽水庫目前發(fā)電的重要性只排第四位，排在前三位的是防洪、防凌和供水。少發(fā)電就意味著多蓄水，這對于缺水的西北地區(qū)尤為重要。”黃河水電公司龍羊峽發(fā)電分公司總經(jīng)理黃青剛說。

電站運行效率的提高，除了依托“水光互補”技術，還借助運行維護。據(jù)了解，龍羊峽“水光互補”光伏電站的一個子陣，就有4000多塊光伏組件，如果出現(xiàn)故障，僅通過人力核查，很難在短時間內(nèi)確定故障點。如今電站通過“集中監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析、遠程診斷、實時維護”的智能管理，可實現(xiàn)快速故障定位、缺陷智能處理等，年平均故障次數(shù)減少了30％。

“‘水光互補’技術實現(xiàn)了水力發(fā)電和光伏發(fā)電快速補償，解決了光伏發(fā)電的棄光難題和安全并網(wǎng)問題，填補了國際大規(guī)模‘水光互補’關鍵技術的空白，推動了清潔能源互補技術的發(fā)展。”黃河水電公司董事長姚小彥說，“水光互補”光伏電站一年可發(fā)電14．95億千瓦時，相當于一年節(jié)約標準煤46．46萬噸，創(chuàng)造了良好的社會生態(tài)環(huán)境收益。

實證基地提供技術支撐

近年來，中國光伏電站開發(fā)建設速度較快，但相關的技術研究仍顯不足，設備研發(fā)、標準制定均滯后于光伏電站建設。

具體而言，一方面，對于快速發(fā)展的新型設備，大多采用實驗室分析評估，缺乏戶外實證測試分析手段；另一方面，太陽能光伏電站關鍵設備在線運行檢測、測量所需的儀器、方法、精度等與國際先進水平差距較大。

“尤其是受設計理念及設備制造水平的限制，我們的數(shù)據(jù)對比分析、實際運行性能的評估方法都很單一，很難對已建成的光伏電站進行有效評估。”在接受記者采訪時，國家電投光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心光儲數(shù)字信息中心主任崇鋒介紹道。

考慮到中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實需要，經(jīng)過反復調(diào)研論證，2016年，海南州生態(tài)光伏園建起了全球品種最全、方案最多、樣本分析最權威的光伏發(fā)電戶外檢測實證平臺——百兆瓦太陽能發(fā)電實證基地。

王倫告訴記者，實證基地讓148種光伏主流技術及產(chǎn)品同臺對比，共分為6個試驗對比區(qū)，選用展示26種組件、21種逆變器、17種支架等，囊括了國內(nèi)外知名光伏制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品，將諸多光伏設計理念、設計方案進行對比分析。

“哪個逆變器功效好？什么類型的光伏板更適合？這些問題，在實證基地全都有據(jù)可循，給后續(xù)大規(guī)模光伏電站建設提供了豐富的數(shù)據(jù)實例，充分釋放出光伏發(fā)電潛能。”崇鋒對記者說，實證基地給出了上百種光伏技術和產(chǎn)品的對比數(shù)據(jù)，為我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術支撐和堅強保障。

實證基地還設有2個主氣象站及氣象子站，為大容量光伏電站氣象設計提供了基礎數(shù)據(jù)和便利的實驗條件。同時，實證基地又與西北工業(yè)大學聯(lián)合建立“西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點實驗室青海分實驗室”，對高原生態(tài)系統(tǒng)重建的影響機制進行研究。

談及未來，崇鋒信心滿滿：“我們將進一步集成創(chuàng)新資源，充分利用已有的實證基地能力條件，發(fā)揮綜合評測與實證研究的功能，將產(chǎn)學研用相結合，讓實證基地成為光伏產(chǎn)業(yè)的‘百科全書’。”

“光伏羊倌”見證能源惠民

曾經(jīng)，漫漫黃沙，阻隔了希望，如今，悠悠“藍海”，帶來了小康。在一個個光伏板的“庇護”下，昔日荒灘變成了草原牧場，如珍珠般散落的羊兒在園區(qū)內(nèi)游弋覓食，成為當?shù)鬲毺匾痪啊?/p>

“原來這里土地沙化嚴重，自從光伏板一排排搭起來，風沙不僅小了很多，草長起來也可以養(yǎng)羊了。”49歲的多茍杰，家在距離塔拉灘十多公里遠的鐵蓋鄉(xiāng)，和大多數(shù)村民一樣，他平時基本靠放牧維持生計。

誠如多茍杰所言，有了光伏板的覆蓋，地表蒸發(fā)量大幅度減少，水分留住了，牧草也得以恢復生長。“數(shù)據(jù)表明，光伏板的鋪設，減少了風對植被的影響，而且清洗光伏板的水會下滲至地表，這對草地有一定滋養(yǎng)作用。”黃河水電公司海南分公司總經(jīng)理朱明成說。

在光伏板的遮蔽下，草長起來了，但麻煩也隨之而來——草雜亂無章的生長，遮擋住了光伏板，降低了光伏板發(fā)電的轉化率，并且冬天還存在火災隱患。

“與其花錢雇人來割草，還不如讓牧民來放羊。”朱明成告訴記者，為此，園區(qū)邀請周邊村民進入光伏園養(yǎng)起“光伏羊”，形成良好的生態(tài)產(chǎn)業(yè)。“我們免費修建了4座羊圈，讓‘光伏羊倌’零成本干起‘老本行’。”

2015年，鐵蓋鄉(xiāng)與黃河水電公司簽訂協(xié)議，將哈汗土亥村、上合樂寺村和下合樂寺村總共16戶養(yǎng)殖戶的羊群放進了光伏園。

為了讓羊兒能夠暢通無阻地食草，園區(qū)工作人員開展了光伏支架型式的研究，將光伏組件的離地間隙從原來的50厘米抬升至120厘米，拓寬了羊群的“綠色通道”，實現(xiàn)了“板上發(fā)電、板下牧羊”。

“生態(tài)好了，日子也就越來越好了，我們家還買了輛小汽車呢！”說起如今放羊最大的不同，多茍杰說：“羊吃得好，成活率也更高了，現(xiàn)在我的羊群數(shù)量比之前翻了一倍，年收入增加了五六萬元。”

事實上，周邊村民除了在園區(qū)當“光伏羊倌”，還能通過清洗光伏組件、割草、貨物搬運等方式拓寬收入渠道。

“我們在生態(tài)光伏園干一天能掙200塊錢，工資日結，從不拖欠，一個月差不多能到手四五千元錢！”下合樂寺村村民程忠義從2014年就領著鄉(xiāng)親們在光伏園打工。長期與光伏電站打交道，他對各處安排布置都是一清二楚，就連匯流箱、逆變器、升壓站這些專業(yè)詞匯，說起來也是頭頭是道。

海南藏族自治州能源局局長張振飛說，塔拉灘新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，探索出“光伏＋牧場”方式，既減少了光伏企業(yè)成本，也助力農(nóng)牧民增收，實現(xiàn)了經(jīng)濟、環(huán)境效益的雙贏。“園區(qū)里現(xiàn)在有近2萬只羊，一年差不多能賣200多萬元，‘光伏羊’已經(jīng)成為我們這里的新名片。”（記者劉樂藝）