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从种树到种太阳,库布其沙漠的光伏板是怎样发电又固沙的?

上万年之后的厄拉科斯星球,被漫天黄沙覆盖,想要生存下去的人们必须穿上特制的「蒸馏服」,将人体排出的水分转化为维系生命的可饮用水,若是直接暴露在沙丘环境中,就会因为水分蒸发而死去。

这是2021年上映的好莱坞电影《沙丘》的情节,这部出版于1965年的小说构建了一个生态严重受损的未来世界,谁都不希望《沙丘》真的成为未来世界的预言,但影片中黄沙漫漫、寸草不生的场景却已然在今天成为现实。

在内蒙古自治区,地处库布其沙漠腹地的达拉特旗,“风起明沙到处流,沙压房子人搬走”的景象,曾经每天都在上演。

不仅当地民众一年四季要忍受黄沙飞扬之苦,又因这里距北京仅有700多公里,被称为“悬在首都头上的一壶沙”,成为北京三大风沙源之一。

上世纪八十年代开始,达拉特旗开始了以植树造林为主的防沙治沙工作,如今已有超过910万亩的沙漠已得到治理。

与当年不同的是,光伏发电成为了现代治沙的新手段。李帅锟就是库布其治沙人中的一员,他向36碳介绍道:“过去的人们治沙,是扛着铁锹去种树;可沙漠里不仅有土地,更有丰富的光资源,结合现代光伏科技去治沙,可谓做到了‘天时地利人和’。”

2017年开始,库布其沙漠谋划建设占地10万亩、规模为200万千瓦的光伏治沙项目。如今,李帅锟也成为国家电投达拉特光伏电站的一名安全专工,亲身参与到光伏治沙的新模式中,用板上发电、板下种植、板间种植的治沙理念,见证贫瘠荒凉的荒漠土地,重焕生机。

如果从库布其沙漠的空中俯视,会看到一匹蓝色骏马正驰骋于沙漠之间,这是由国家电投内蒙古公司投资建成的「骏马电站」。充分利用了光伏板与周围低矮植被、黄沙间的色差,19.6万余块光伏板组成一匹奔腾的骏马。2019年7月,骏马电站正式通过吉尼斯世界纪录认证,成为世界上最大的光伏板图形电站。

光伏阵列旁,立着「金沙,蓝海,绿洲」这六个字。库布其沙漠上构建起的光伏产业蓝海,正一步步帮助荒漠地区实现绿色复苏。

光伏治沙,怎么治?

3180小时,是库布其沙漠的年均太阳能日照时长,这意味着除去夜晚时间,当地有超过一半的时间都能充分得到日光的滋养。

2017年,全国第三批光伏领跑者基地项目选择了这里,达拉特光伏发电应用领跑基地开始投建。这是一项光伏扶持专项计划,意味着项目所使用的光伏设备,将采用比普通光伏项目能效更高的技术产品。之后,这类技术产品也将会被国家部分用电项目所优先采用;各级地方政府也将在关键设备、技术上给予更多市场支持。

数个光伏基地的单体项目中,就包括这座骏马电站。据悉,自项目2018年投运以来,已累计输出绿电23.12亿千瓦时,相当于节省标准煤76万吨,减少二氧化碳排放185万吨,相当于种下近7万多亩的森林。

事实上,实现光伏治沙并不仅是铺设光伏板那么简单,这背后还有三重防线。

第一重防线,是草方格固沙,用铁锹将麦草埋进沙子里,形成网状防护带以抵挡风沙,这也是最常见的固沙方法。可时间久了,沙子中的麦草容易腐烂,显然不是长久之计。

第二重防线,是植树造林。光伏电站周边种植着梭梭木、花棒等沙生植物,根系生长快,吸水抗旱能力都极强。有的梭梭木甚至能长到两米多高,利于抵挡沙尘。

可有了这两道防线还不够。若狂风继续吹入光伏区,场站内原本平整的沙地,会变成高低不平的沙丘。风沙使得光伏板基座裸露出来,支架严重变形,将极大影响安全生产。

于是,第三重防线建在了光伏场站内,用一个词总结就是「一板三用」,即板上发电、板下种植、板间种植,让一片土地得到三重利用,这也是光伏治沙的根本所在。

种植在光伏场站内的植物,不仅要适合干旱气候,更不能遮挡用来发电的日光,这样一来,梭梭树、花棒这种常见沙生植物,相对光伏板来讲高度偏高,并不适合在光伏场站内种植。

36碳作者实地前往光伏阵列间,看到光伏板下种植着沙生灌草植物,光伏板阵列间种植着紫穗槐、黄芪等经济林,高度基本在0.5米到1米左右,复绿的同时也未遮挡阳光。

“因为有光伏板遮挡,减少了土地的阳光直射和水分蒸发,更有利于作物生长;地表植物又有利于固沙保水,形成了生态改善的良性循环。”李帅锟向36碳讲述了光伏治沙背后的逻辑所在。

据悉,黄芪可作为中药药材,紫穗槐也是周边畜牧场的优质牧草来源。在生长时期,这些作物帮助防风固沙,成熟之后这些作物还能继续在药用、农业中发挥价值。

不过,在沙漠中种植作物,引水灌溉是个大问题。

距离光伏电站几公里远的地方,有一片被称为“月亮湖”的湛蓝湖水,为植物生长提供了水源。达拉特旗光辉水务投资有限公司参与了这项工程的建设,水源来自高头窑煤矿的疏干水,在采用超滤、反渗透等处理工艺之后,净化成为光伏基地的产业用水。

这样一来,不仅满足了煤矿疏干水“零外排”的目标,也滋养了光伏场站中的作物,缓解地下水资源匮乏的问题。

据悉,水资源利用一期工程在今年年初正式通水运行,二期工程也在规划编制中,远期计划是把富裕水量输送到达拉特经济开发区,缓解更多的工业用水需求。

距离光伏电站不远的月亮湖。拍摄者:吕雅宁

斜杠青年、智能运维…「光伏+」的可能性还有哪些?

截至目前,“林光互补”的光伏产业模式在达拉特旗已累计治沙1.6万亩,未来还持续在生态农业、旅游观光方面实现产业融合。

正是这种「光伏+」的模式,让越来越多的达拉特旗人,承担起更多新的角色。

来自达拉特旗柴等嘎查村的村民赵金龙,是一名返乡创业的青年。在光伏产业的吸引之下,大学毕业后在外乡工作了两年的他,重新回到家乡。

因为有数字运维相关经验,赵金龙正式成为一名光伏场站的维修工。不仅如此,他还开了一家名为「龙龙餐厅」的本土菜馆,平日里场站运维工人、当地居民常来吃饭、歇脚。如今沙漠治理好了,这里的外地游客也渐渐多了起来,能容纳80人左右的餐馆,时常座无虚席。

赵金龙向36碳表示,“白天在光伏场站参与电站运维工作,下班后可以回家帮助农活,一家人现在也开了自己的餐馆,收入有了成倍增长。赶上家乡的光伏蓝海,生活更好了。”

光伏产业带来的新工作还包括光伏板清洁、场站作物种植、场站除草等工作。一位参与过场站种植的农户对36碳讲到:“以往沙漠中干农活,风沙吹的睁不开眼;现在有了光伏板的遮挡,在板下干农活轻松了许多,也没有那么热了。”

多年以前,一些村民在风沙折磨之下背井离乡,有的村庄人口出走了大半。现在,更多像赵金龙这样的村民回到家乡,投入绿色建设。据了解,因为光伏产业的发展,带动了当地就业近千人。

不过,仅依靠人工劳力,光伏电站的运维效率远不能提升。尤其在沙漠中,林光互补虽然成效显著,但偶有风沙吹起时,沙粒还是会遮挡并侵蚀光伏板组件,光电板的维护和检修成了新的挑战。

在数以万计的光伏板中精准定位出一块故障光伏板,如大海捞针。

骏马电站占地面积近2100亩,相当于两百多个足球场,依靠人工携带红外线感应器一一扫描的话,需要几天甚至更久;可如果借助数字技术定位诊断,往往仅需二十分钟。

据36碳了解, “骏马电站”全部采用了华为智能光伏解决方案,包括智能组串式逆变器、电力载波通信(PLC)、智能IV诊断、智能光伏管理系统等产品和技术,帮助光伏电站实现智能化发电、运维。

来自国家电投内蒙古公司,蒙西新能源达拉特光伏电站的负责人苗瑞军称:“以往一个电站需要十几人甚至几十人来维护,现在运维工作室中仅需不到十人。例如智能IV诊断技术,就像「CT扫描」一样,快速了解场站健康状况,精准定位运维机组。”

运维工作效率提升了,人力物力成本也就省下来。这也和华为一贯坚持的“把复杂留给自己,把简单留给客户”的理念相一致。

能源行业有一个「能源不可能三角」理论:人类在追求清洁能源的道路上,无法找到这样一个能源系统,既要满足能源供给安全(能源安全),也要满足能源环境友好(能源转型),还要满足能源价格低廉(能源经济)这三个目标条件。

但现在,数字技术与能源产业的结合,正在尝试突破「能源不可能三角」的边界。

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