文 _ 劉麗珍 國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

太陽能光伏發(fā)電環(huán)境影響及環(huán)境效益分析

文 _ 劉麗珍 國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

近年來，大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，為提高大氣環(huán)境質(zhì)量，國家在對煤電進(jìn)行改造和減排的同時(shí)，鼓勵(lì)和支持利用可再生能源和清潔能源發(fā)電?！吨攸c(diǎn)區(qū)域“十二五”大氣污染規(guī)劃》中指出：加快推廣太陽能光熱利用，積極推進(jìn)太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。利用太陽能發(fā)電不產(chǎn)生有害廢氣、廢渣、廢液，不會造成環(huán)境污染，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)能源多元化，緩解對有限礦產(chǎn)能源的依賴與約束。太陽能光伏電站作為清潔能源將會對電網(wǎng)供電能力形成有益的補(bǔ)充，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。

1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)

太陽能發(fā)電是陽光到能源的轉(zhuǎn)化，分為直接轉(zhuǎn)化和間接轉(zhuǎn)化兩種。光伏發(fā)電為直接轉(zhuǎn)化；聚光太陽能發(fā)電為間接轉(zhuǎn)化。

1.1 光伏發(fā)電

太陽能光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。主要有三種形式：一是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，是指不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要蓄電池來存儲夜晚用電的能量，由光伏方陣、控制器、蓄電池、逆變器、交流負(fù)載組成獨(dú)立的供電系統(tǒng)；二是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，是指光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電的方式，成為電網(wǎng)的補(bǔ)充，典型特征為不需要蓄電池，由光伏方陣、控制器、并網(wǎng)逆變器組成并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，將電能直接輸入公共電網(wǎng)；三是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，是指在用戶所在場地或附近建設(shè)運(yùn)行，以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)，且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的發(fā)電方式。無論哪一種形式，發(fā)電系統(tǒng)都是主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器組成。

1.2 聚光太陽能發(fā)電

聚光太陽能發(fā)電是利用拋物鏡將大面積的光線聚集成小的光束，作為熱源加熱導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油通過泵循環(huán)把水加熱，產(chǎn)生水蒸汽，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。聚光太陽能發(fā)電具有可24小時(shí)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)。

聚光太陽能發(fā)電分為槽式和塔頂式。槽式是將光線匯聚到半圓柱反射鏡附近設(shè)置的集熱管上。塔頂式是通過地面上設(shè)置的平面反射鏡，將光線匯聚到塔頂設(shè)置的溶融鹽箱上。

2 環(huán)境影響分析

光伏電站的環(huán)境影響分析主要為施工期和運(yùn)營期兩個(gè)階段。施工期環(huán)境影響主要包括施工車輛、施工機(jī)械的運(yùn)行噪聲，汽車運(yùn)輸產(chǎn)生的揚(yáng)塵，施工棄渣和施工人員的生活廢水及垃圾，以及施工作業(yè)對生態(tài)環(huán)境的影響等。運(yùn)營期不產(chǎn)生工業(yè)廢氣、工業(yè)廢水等，只有部分太陽能模板表面清洗用水，環(huán)境影響主要包括逆變器運(yùn)行產(chǎn)生的電磁噪聲、電磁輻射，以及太陽能電池板產(chǎn)生的光污染等。

2.1 水環(huán)境影響分析

施工期產(chǎn)生的廢水主要是施工人員的生活污水，可直接排入市政污水管網(wǎng)，對周圍環(huán)境影響較小。

運(yùn)營期主要污水為生活污水和清洗廢水。生產(chǎn)廢水主要為太陽能模塊表面的清洗用水，清洗的作用主要是減少表面灰塵覆蓋等對太陽能吸收效率的影響。清洗廢水將通過屋面雨水排水管道被收集，進(jìn)入雨污分流系統(tǒng)管道，處理后可用于灌溉農(nóng)田或綠地，廢水對周圍地表水影響較小。

2.2 大氣環(huán)境影響

施工現(xiàn)場、交通運(yùn)輸線路是揚(yáng)塵的主要污染區(qū)，施工揚(yáng)塵量因施工現(xiàn)場工作條件、施工階段、管理水平、機(jī)械化程度及施工季節(jié)、土質(zhì)、天氣條件不同而差異較大，揚(yáng)塵污染主要影響局部空氣環(huán)境。同時(shí)，施工車輛和運(yùn)輸車輛燃油排放的廢氣，污染是小范圍、短暫的。應(yīng)對施工區(qū)現(xiàn)場、道路進(jìn)行管理、養(yǎng)護(hù)，使路面平坦、清潔，處于良好運(yùn)行狀況，一旦有棄土、建材灑落應(yīng)及時(shí)清掃。如遇到干燥、大風(fēng)天氣，可采用對運(yùn)輸車輛及道路灑水的方法，減少揚(yáng)塵。

2.3 噪聲環(huán)境影響

運(yùn)營期噪聲主要來源于逆變器及其他輸變電設(shè)施產(chǎn)生的電磁噪聲。應(yīng)采用低噪聲設(shè)備；加強(qiáng)對光伏電站逆變器的維護(hù)，使其處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，避免對工作人員以及周邊居民生活產(chǎn)生干擾。

施工期單位應(yīng)盡量選用低噪聲設(shè)備和施工工藝、盡量縮短高噪聲機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)間，特別是高噪聲施工作業(yè)應(yīng)安排在非工作時(shí)間段，才能有效降低對周圍環(huán)境及居民生活、工作秩序的影響。

2.4 電磁環(huán)境影響

光伏電站潛在的電磁環(huán)境影響主要是逆變器產(chǎn)生的工頻電磁場、無線電干擾，可能對人體健康產(chǎn)生不良影響，以及信號干擾等危害。這種電磁環(huán)境影響的強(qiáng)弱與逆變器等級選型和距逆變器的距離等因素有關(guān)。

2.5 光污染

為了高效利用太陽能，太陽能電池板本身生產(chǎn)工藝也要求盡量減少光的反射。單晶硅和多晶硅電池板在制作時(shí)在有柵線的面涂減反射源，對光線的反射率極低；薄膜電池的弱光性好；電池板安裝時(shí)選擇最佳陽光入射角度以最大限度利用太陽能，電池板傾角30°向上,不會對地面居民生活及交通產(chǎn)生影響。

2.6 固體廢物

固體廢物主要是損壞的電池及太陽能組件以及職工日常生活中產(chǎn)生的生活垃圾。太陽能電池的使用壽命一般為25年，報(bào)廢后將由廠家回收。光伏電站一般只有少數(shù)運(yùn)行人員，生活垃圾少，應(yīng)設(shè)立垃圾桶，定點(diǎn)收集后，由當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)部門定期清運(yùn)。

2.7 生態(tài)環(huán)境影響

光伏電站在現(xiàn)有建筑頂安裝太陽能電池組件，有效利用原建、構(gòu)筑物，節(jié)約用地，對地表原有植被、構(gòu)筑物的破壞力較小，基本不新增水土流失。

3 環(huán)境效益分析

太陽能是一種可再生的清潔能源，太陽能發(fā)電安全可靠、無污染、無噪聲、環(huán)保美觀、故障率低、壽命長，其節(jié)能減排效益、環(huán)境效益和社會效益均十分顯著。太陽能的節(jié)能效益主要體現(xiàn)在光電建筑在運(yùn)行時(shí)減少常規(guī)能源的消耗。其環(huán)境效益主要體現(xiàn)在不排放任何有害氣體。太陽能與火電相比，在提供能源的同時(shí)，不排放煙塵、二氧化硫、氮氧化合物和其它有害物質(zhì)。下面以某光伏發(fā)電項(xiàng)目為例說明其減污減排的具體成效。

某光伏發(fā)電項(xiàng)目總裝機(jī)容量約5MW，年平均上網(wǎng)發(fā)電量671.2萬kWh，該項(xiàng)在壽命期間發(fā)電量為16780萬kWh。按2013年全國平均供電煤耗約314g/kWh計(jì)算，每年可節(jié)約標(biāo)煤約2107t，能源及污染物減排量如下計(jì)算。

（1）標(biāo)準(zhǔn)煤減排量

每度電耗煤：按2013年全國平均供電煤耗約0.314kg/kWh計(jì)算，本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)在25年使用期內(nèi)，總節(jié)約標(biāo)煤：16780萬kWh×0.314kg標(biāo)準(zhǔn)煤/kWh＝5.27萬t。

（2）二氧化碳減排量

每度電CO2減排量：參照每發(fā)1kWh電減少排放CO2為0.8841kg基準(zhǔn)，計(jì)算該系統(tǒng)25年減排CO2：16780萬kWh×0.8841kgCO2/kWh＝14.84萬t。

（3）二氧化硫減排量

每度電SO2減排量：參照每發(fā)1kWh電減少排放SO2為0.005501kg基準(zhǔn)，計(jì)算該系統(tǒng)25年減排SO2：16780萬kWh×0.005501kg SO2/kWh ＝923.07t。

（4）粉塵減排量

每度電粉塵減排量：參照每發(fā)1kWh電減少排放粉塵0.002160kg基準(zhǔn)，計(jì)算該系統(tǒng)25年減排粉塵：16780萬kWh×0.002160g粉塵/kWh＝362.45t。

（5）氮氧化物減排量

每度電氮氧化物減排量：參照每發(fā)1kWh電減少排放氮氧化物0.001728kg基準(zhǔn)計(jì)算，該系統(tǒng)25年減排氮氧化物：16780萬kWh×0.001620kgNOX/kWh ＝271.88t。

4 結(jié)論

綜上所述，太陽能光伏發(fā)電為清潔能源發(fā)電工程，可使經(jīng)濟(jì)效益最大化。與火電相比無煙塵、SO2、NOX、CO2和灰渣的排放，具有良好的環(huán)境效益。不僅優(yōu)化了能源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)，改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，而且提高了大氣環(huán)境質(zhì)量，具有較好的推廣價(jià)值。