究竟什么是太陽(yáng)能發(fā)電站？許多大型太陽(yáng)能發(fā)電站，例如甘肅敦煌的“超級(jí)鏡子發(fā)電站”和寧夏中衛(wèi)的騰格里沙漠光伏基地（詳情見中國(guó)西部的太陽(yáng)能有多厲害？），為何都坐落于西北地區(qū)？這難道是巧合嗎？
“光熱發(fā)電”的來(lái)龍去脈
光熱發(fā)電是一種新興能源應(yīng)用技術(shù)，正式名稱為“聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電”（Concentrated solar power，縮寫為CSP）。這項(xiàng)技術(shù)通過使用反射鏡或透鏡，利用光學(xué)原理將大面積的陽(yáng)光匯聚到一個(gè)相對(duì)細(xì)小的集光區(qū)中。太陽(yáng)能集中后，發(fā)電機(jī)上的集光區(qū)受太陽(yáng)光照射而溫度上升，在光熱轉(zhuǎn)換原理的作用下，太陽(yáng)能換化為熱能，熱能通過熱機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，從而產(chǎn)生電力。
文中提到的“超級(jí)鏡子發(fā)電站”——首航高科敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站就運(yùn)用了最先進(jìn)的CSP技術(shù)建造而成。發(fā)電站裝備了1.2萬(wàn)多面定日鏡，以同心圓狀圍繞著260米高的吸熱塔，鏡場(chǎng)總反射面積達(dá)140多萬(wàn)平方米，設(shè)計(jì)年發(fā)電量達(dá)3.9億千瓦時(shí)。敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站借助良好的電網(wǎng)基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，將新能源不斷輸往全國(guó)各地。
無(wú)獨(dú)有偶，新疆哈密的50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目也與敦煌項(xiàng)目相似。項(xiàng)目所在地哈密市伊吾縣地處天山東麓，是中國(guó)日照時(shí)間最充裕的地區(qū)之一，全年光照時(shí)間可達(dá)到3500小時(shí)。
哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目。來(lái)源/哈密政府網(wǎng)
它們?nèi)缇薮蟮氖㈤_的“銀色向日葵”，還擁有一項(xiàng)神奇的“能力”，太陽(yáng)下山后光熱電站還能夠繼續(xù)發(fā)電，這是怎么做到的呢？白天時(shí)電站通過太陽(yáng)光將熔鹽加熱產(chǎn)生能量，再將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。等到太陽(yáng)落山，光線不足以繼續(xù)產(chǎn)生能量，熔鹽儲(chǔ)存罐里的能量將會(huì)“站出來(lái)”，支持電站繼續(xù)發(fā)電，從而達(dá)到24小時(shí)不間斷供電的效果，這也是光熱發(fā)電項(xiàng)目最大的優(yōu)勢(shì)。恰好，這兩個(gè)電站都位于我國(guó)西部地區(qū)，這并不是巧合。
充沛的太陽(yáng)能：西部得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)
根據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)光伏專業(yè)委員會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)太陽(yáng)能總輻射資源豐富，總體呈“高原大于平原、西部干燥區(qū)大于東部濕潤(rùn)區(qū)”的分布特點(diǎn)。其中，青藏高原最為豐富，年總輻射量超過1800 kWh/m2，部分地區(qū)甚至超過2000 kWh/m2。
其中，全國(guó)太陽(yáng)輻射總量的最豐富帶涵蓋以下地區(qū)：內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗以西、甘肅酒泉以西、青海100°E以西大部分地區(qū)、西藏94°E以西大部分地區(qū)、新疆東部邊緣地區(qū)、四川甘孜部分地區(qū)，占我國(guó)國(guó)土面積的22.8%。
較豐富帶包括新疆大部、內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗以東大部、黑龍江西部、吉林西部、遼寧西部、河北大部、北京、天津、山東東部、山西大部、陜西北部、寧夏、甘肅酒泉以東大部、青海東部邊緣、西藏94°E以東、四川中西部、云南大部、海南，占我國(guó)國(guó)土面積的44%。顯然，我國(guó)太陽(yáng)能最豐富的地區(qū)都位于西部地區(qū)。
客觀上，從光照條件看，西部地區(qū)大部分地區(qū)太陽(yáng)光照充足，為光伏發(fā)電提供了必要條件。從地理?xiàng)l件看，西部地區(qū)地廣人稀，相較于山區(qū)與平原地區(qū)，西部受農(nóng)業(yè)用地與工業(yè)用地影響小。因此，光伏電站可以建設(shè)在任何合理的太陽(yáng)光照射的場(chǎng)地。相較于傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電，光伏電站的靈活性大大提高。
主觀上，從經(jīng)濟(jì)效益的角度看，傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電需要鋪設(shè)大量工程建設(shè)，在交通不便利的地區(qū)修建成本高。而光伏電站經(jīng)濟(jì)性更高，簡(jiǎn)單的光伏系統(tǒng)就能為鄉(xiāng)村地區(qū)實(shí)現(xiàn)供電。從人力角度看，光伏電站建設(shè)周期很短，維修和管理方便，基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，更適合西部地區(qū)。
西部地區(qū)光伏發(fā)電的歷史演變
光伏是指太陽(yáng)電池光伏效應(yīng)，清末，西部地區(qū)電氣工業(yè)開始出現(xiàn)，電氣事業(yè)是近代工業(yè)的重要部門。1908年，重慶商人創(chuàng)辦了燭川電燈公司，見證了西部電氣工業(yè)的開始。此后，西南地區(qū)與西北地區(qū)相繼創(chuàng)建了一些電燈廠與電廠。據(jù)學(xué)者統(tǒng)計(jì)，至1926年，西部大約有電廠32家，有統(tǒng)計(jì)的創(chuàng)辦資本為327萬(wàn)余元，發(fā)電容量4835.5千瓦。相較東部地區(qū)與中部地區(qū)，西部地區(qū)的電氣工業(yè)仍然較為落后。
抗日戰(zhàn)爭(zhēng)開始后，東南沿海地區(qū)許多城市的一些發(fā)電廠毀于戰(zhàn)火，一些拆遷到了后方。因此，西南地區(qū)的電力工業(yè)出于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，逐漸發(fā)展起來(lái)。中華人民共和國(guó)成立后，由于產(chǎn)業(yè)分布，西部地區(qū)的電氣工業(yè)仍然發(fā)展緩慢。直到21世紀(jì)前后，西部地區(qū)的用電形勢(shì)仍然較為嚴(yán)重。此時(shí)，中國(guó)還有7656萬(wàn)無(wú)電人口，700多萬(wàn)無(wú)電戶（約占全國(guó)農(nóng)戶的3.55%），2萬(wàn)多個(gè)無(wú)電村（約占全國(guó)農(nóng)村的3.84%）。
此時(shí)，人民政府逐漸意識(shí)到了一個(gè)問題：若這些地區(qū)沒有電的情況得不到改善，將嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，政府開始著手改善西部地區(qū)的電力供應(yīng)問題，尤其是要加大農(nóng)網(wǎng)建設(shè)和改造的力度，解決一大批無(wú)電縣、鄉(xiāng)、村的通電。
由于歷史和地理的原因，這些村落和居民主要分布在西部邊遠(yuǎn)地區(qū)，如西藏地區(qū)因?yàn)榈乩碓?，無(wú)電戶比例高達(dá)78%，這些人口和地區(qū)都遠(yuǎn)離電網(wǎng)，負(fù)荷小而分散，無(wú)法用延伸電網(wǎng)的方式供電，而光伏發(fā)電可以扭轉(zhuǎn)這一切。
1996年，隨著世界太陽(yáng)能高峰會(huì)議的召開，光伏發(fā)電進(jìn)入了我們的視野，給西部地區(qū)帶來(lái)一陣春風(fēng)。1997年，“中國(guó)光明工程”進(jìn)入實(shí)施階段，光明工程通過太陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電方式在西部建立起上千套獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，解決了西部鄉(xiāng)村的用電問題。光明工程中對(duì)光伏的需求創(chuàng)造了中國(guó)第一代光伏企業(yè)。
我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步晚，前期發(fā)展速度慢，歷程長(zhǎng)，自20世紀(jì)70年代起 步至21世紀(jì)初，光伏產(chǎn)業(yè)起色始終不明顯。由于政府重視，政策激勵(lì)、技術(shù)進(jìn)步，工程推進(jìn)等原因，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展。由此可見，西部地區(qū)的光伏產(chǎn)業(yè)不是偶然形成的，是多年努力的成果。
2002年，國(guó)家計(jì)委啟動(dòng)“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”，通過光伏發(fā)電和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)（西藏、新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西和四川）700多個(gè)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問題，光伏用量達(dá)到15.5MWp。2007年，國(guó)家發(fā)改委啟動(dòng)了“大型并網(wǎng)光伏示范電站建設(shè)計(jì)劃”，加快解決日照資源豐富的西部八省（上述七省與寧夏）無(wú)電鄉(xiāng)用電問題。光伏發(fā)電由此脫穎而出，成為上述計(jì)劃中的重要一環(huán)。
2011年，格爾木等少數(shù)幾個(gè)西部城市成為光伏裝機(jī)的焦點(diǎn)地區(qū)。2012年，西部已有十多個(gè)城市的電站規(guī)模達(dá)到數(shù)百兆瓦，青海、甘肅、新疆幾乎每一個(gè)城市都最少有一個(gè)光伏發(fā)電園區(qū)，并且大多數(shù)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)園都按照GW級(jí)規(guī)模設(shè)立。
截至2017年底，西北五省光伏累計(jì)并網(wǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到35GW，占全國(guó)總裝機(jī)規(guī)模的27%。2017年的發(fā)電量為407.25億kWh，占全國(guó)光伏當(dāng)年總發(fā)電量的34%。通過多年努力，我國(guó)政府從國(guó)家層面統(tǒng)籌頂層設(shè)計(jì)、全局規(guī)劃建設(shè)光伏大基地。而西北地區(qū)憑借其擁有豐富太陽(yáng)能資源率先建成甘肅、新疆、青海和寧夏等4個(gè)超大型光伏基地，西北已成為我國(guó)重要的能源戰(zhàn)略屏障。
光伏發(fā)電提供清潔電力能源。來(lái)源/紀(jì)錄片《超級(jí)鏡子發(fā)電站》截圖
總的來(lái)看，西部地區(qū)光伏發(fā)電站不僅滿足了無(wú)電區(qū)人民群眾用電需求，改善無(wú)電自然村人民生活條件，有利于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)文明的發(fā)展與社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步，還促進(jìn)了能源使用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與節(jié)能環(huán)保的順利展開，為我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更好的空間，并推動(dòng)相關(guān)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
更重要的是，光伏發(fā)電除提供清潔電力能源外，還完成了修復(fù)西部生態(tài)系統(tǒng)的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的雙贏局面。
青海塔拉灘，曾是風(fēng)沙災(zāi)害最為嚴(yán)重的地區(qū)，如今已經(jīng)是一片藍(lán)色的海洋。來(lái)源/ 央視節(jié)目《振興路上》截圖
過去，西部許多地區(qū)面臨著大面積水土流失的尷尬境地，而化石能源開采帶來(lái)的環(huán)境破壞則使這種情況雪上加霜。如今，隨著光伏發(fā)電在西部地區(qū)的全面鋪開，這種情況得到極大改善。
光伏發(fā)電能夠改善當(dāng)?shù)氐乃Y源狀況。從全生命周期來(lái)看，光伏發(fā)電的用水量遠(yuǎn)少于煤電發(fā)電用水量，大力發(fā)展光伏發(fā)電，能有效節(jié)約水資源。白天，光伏電站能為地面植物擋住過強(qiáng)的陽(yáng)光，光伏組件板遮蔽陽(yáng)光直射可以有效降低地表水的蒸發(fā)，遮陰效果能使蒸發(fā)量降低20%到30%，并且有效降低風(fēng)速，這能很好改善植物的生存環(huán)境。
光伏發(fā)電能夠改善當(dāng)?shù)氐耐恋貭顩r。通過光伏發(fā)電，當(dāng)?shù)乜梢源罅繙p少煤炭使用。過去很多土地深受煤炭污染的局面將一去不復(fù)發(fā)，混雜了煤煙與煤渣的污染土地將得到明顯改善。在荒漠、戈壁地區(qū)安裝上光伏電站后，由于光伏組件遮擋了荒漠與戈壁的地表，從而減少了地表蒸發(fā)量，改善了當(dāng)?shù)氐纳衬闆r。
光伏發(fā)電可以與其他行業(yè)互補(bǔ)發(fā)展，促進(jìn)了許多地區(qū)發(fā)展轉(zhuǎn)型，并使原有建筑物在原有功能的基礎(chǔ)上，增加了發(fā)電、節(jié)能的功效，提高了利用率。戶用光伏的發(fā)展，更是讓可再生能源走進(jìn)千家萬(wàn)戶，讓普通老百姓認(rèn)識(shí)了可再生能源，提高了節(jié)能減排意識(shí)。而光伏發(fā)電對(duì)環(huán)境的改善作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此，還等待著我們更加深入的挖掘。
總的來(lái)看，西部地區(qū)與光伏發(fā)電可謂是“相輔相成”。正是西部地區(qū)的自然環(huán)境才導(dǎo)致了光伏發(fā)電的廣泛應(yīng)用，而光伏發(fā)電的廣泛應(yīng)用進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了西北地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，促成了西部地區(qū)的環(huán)境改善。大自然終究不會(huì)虧待用心人們的努力。
參考資料：
新華網(wǎng)
中國(guó)光伏簡(jiǎn)史
2021年中國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電行業(yè)藍(lán)皮書
2021年中國(guó)風(fēng)能太陽(yáng)能資源年景公報(bào)
張用建：《艱難的變遷：抗戰(zhàn)前十年中國(guó)西部工業(yè)發(fā)展研究》，四川大學(xué)博士論文，2003.
嚴(yán)鵬：《戰(zhàn)略性工業(yè)化的曲折展開：中國(guó)機(jī)械工業(yè)的演化（1900-1957）》，華中師范大學(xué)博士論文，2013.
沈義：《我國(guó)太陽(yáng)能的空間分布及地區(qū)開發(fā)利用綜合潛力評(píng)價(jià)》，蘭州大學(xué)碩士論文，2014.
朱宏鵬：《西部無(wú)電地區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究》，河北工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.
聯(lián)系客服
