上海市太阳能学会

光热电站因其清洁绿色无污染以及可伴储热系统实现稳定发电输出的优势获得了全球一大批的拥趸，但已建成的光热发电项目如Ivanpah等电站也多次因为危害野生动植物生存环境和晃花飞行员眼睛等缺陷而招致一些环保人士和反对派的质疑和批评。那么随着国内光热发电行业形势的好转和不断发展，未来国内越来越多的光热发电项目会为这些电站所在地区的环境带来哪些影响呢？

　　事实上，虽然国内完成建设和投入运行的光热电站寥寥无几，但我国科研人员对于大规模光热电站的建设运行可能对当地环境造成的影响早就开始了关注和研究。从2010年起，在国家重点基础研究发展计划(973计划)和国家高技术研究发展计划（863计划）等支持下，中科院电工所、北京航空航天大学等机构吴治永、常春和侯安平等科研人员就开始针对“在中国建设大规模光热电站对于当地环境的影响”等问题进行了调查和研究，调查的对象是中国西北部干旱和半干旱地区——一片光资源充足但生态系统相对脆弱的区域。研究人员重点关注了水资源消耗、土壤侵蚀和土壤温度改变等几方面问题。

　　根据他们的研究结果发现，大规模光热电站的建设和运行确实会对电站所在地的生态环境造成一定的负面影响，但是这些影响往往是非常短暂的。光热电站的建设需要在阳光资源丰富的地区使用大面积土地来收集足够的阳光来产生能量，这对于当地环境确实会带来一些负面影响。但是一旦光热电站投入使用后，会对当地环境产生一系列积极的作用，比如减少水土流失等。

　　研究报告认为，和其它可再生能源技术一样，CSP技术的应用相对于煤炭等传统能源来说可以为社会提供广泛的环境效益和社会效益，主要体现在减少温室气体排放、改善空气污染和减少资源浪费方面。

水资源消耗问题

　　根据中国年降雨量分布图我们可以看到，中国西北地区属于比较缺水的地区，但是对于光热电站来说，水资源又是必不可少的。

　　光热电站用水需要是多方面的，比如生产水蒸气推动汽轮机发电、冷却等，特别是在干旱和半干旱环境条件下，电站运维人员要使用大量水来清洗反射镜。

　　但是，光热电站用水量的多少跟选择的CSP技术也有很大关系。比如，一个装机规模为50MW、采用水冷却的光热电站平均一年用水量约为160万m³。但如果采用空气冷却或者空-水冷技术的话，同规模光热电站的用水量可减少为40万m³左右。

图：中国年降雨量分布图

土壤侵蚀问题

　　因为气候干燥、森林覆盖率低、沙石土质和强风等自然原因，中国西北地区土壤侵蚀问题一直存在。近年来随着气候变化问题的日趋严重，导致全球变暖和极端气候事件频频发生。再加上人类过度放牧、对煤及矿物的不合理开采等原因共同造成了土壤侵蚀问题的进一步恶化。

研究人员发现，在光热电站建设过程中，项目所在地及周边区域往往会因为交通设施建设和电站基础挖掘等原因出现植被遭到破坏和水土流失增加等环境问题。

　　然而，通过计算机模拟研究人员发现，如果将光热反射镜场当作防风林使用的话，可以大大减缓风速，从而减少风沙的流动，能够起到保护土壤免受侵蚀的作用。事实上，随着西北地区近年来光伏电站的不断发展，人们也在不断摸索新能源项目与当地生态系统良性循环发展的办法。如何进行有效的水土保持，未来也必将成为西北地区沙漠光伏电站和光热电站在建设运营中的重要议题。

图：宁夏中卫市光伏电站、枸杞林和树木共存的土地综合利用模式

土壤温度问题

　　为了准确掌握光热电站对于土壤温度的影响，研究人员搜集统计了北京延庆光热项目所在地从2010年8月到2013年10月每一小时的土壤温度数据。

　　然后，研究人员将收集到的数据与光热电站附近地区的土壤温度数据进行对比。对比结果显示，在春天和夏天光热电站可以使所在地土壤温度比附近土壤温度低0.5-4°C，而在冬天光热电站所在地土壤温度则比附近土壤温度高0.5-4°C。研究人员将这种现象归结于光热电站改变空气流动和产生阴影等原因。研究人员认为，空气流动改变导致热空气与土地之间的热量传输发生改变，而夏季光热电站产生的阴影也很可能对土壤温度造成影响。

　　事实上这一研究发现非常重要，因为农作物生长对土壤温度特别敏感，所以我们可以将光热电站的土地使用与农作物种植结合起来。

　　从光资源角度考虑，中国西北部地区是最适宜建设大规模光热电站的区域。值丝绸之路经济带发展良机，未来光热发电行业有望在中国西北地区获得重要发展，目前国内已规划的大型光热发电项目几乎全部位于西北地区。而这项研究成果不但证明了光热电站的建设和运行对于当地具有良好的社会效益和环境效益，还对光热电站决策者进行电站选址和区域规划提供了指南。