位于内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗的蒙西蓝海光伏电站如同一片蓝色的海洋,源源不断输送绿色能源。 袁宏彦摄(人民视觉)

图为蒙西蓝海光伏电站现场。 本报记者 廖睿灵摄

在内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗境内,坐落着一片占地约10.5万亩的光伏电站——国家能源集团国电电力蒙西蓝海光伏电站。这座电站是国家第二批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目之一,也是全国单体容量最大采煤沉陷区光伏基地。11月5日,该电站正式并网发电,为当地能源供应再添绿色保障。

为啥要在采煤沉陷区建光伏电站?位于采煤区的光伏电站如何更好适应当地地势?发出的电力如何实现充分消纳?本报记者前往项目现场进行了采访。

环境友好,打造“光伏+生态”双赢模式

秋意正浓。在国家能源集团国电电力蒙西蓝海光伏电站内,一排排光伏板鳞次栉比。行车穿梭于这座电站,只见光伏板在日光照耀下熠熠生辉,一眼望不到“蓝海”尽头。

“这个电站安装了590多万块光伏板,装机容量达300万千瓦。电站总占地超过10万亩,面积相当于1万个标准足球场。”国家能源集团国电电力综合能源内蒙古有限公司项目部经理李晋原告诉记者,“更形象地说,这些光伏板的占地面积相当于铺满北京城区二环内的面积规模。”

地处蒙陕宁三省区交界处的毛乌素沙地腹部,蒙西蓝海光伏电站“坐享”丰富的新能源资源。这里年均日照小时数长、风力较强,是名副其实的新能源富集区。而从全国范围看,加快建设风电光伏大基地,正是中国实现能源低碳转型的重要路径之一。根据国家发展改革委、国家能源局发布的《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》,到2030年,规划建设以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风光基地总装机容量达到4.55亿千瓦。

在“沙戈荒”地区建光伏电站对环境是否友好?

李晋原告诉记者,“沙戈荒”上建光伏,不仅能更好地利用能源资源,还能起到良好的生态修复作用。“建设光伏之前,蓝海光伏电站所处的沙漠区植被稀疏,只有牧民带着羊群在少量草原上放牧。在沙漠上架起光伏板,能遮挡大部分阳光,大幅减少了板下土地水分蒸发。我们清洗光伏组件的水顺着面板流到地下,还能促进草地生长。”李晋原说。谈话间,记者看见不远处的光伏板下羊群成堆,正在惬意吃草。

“建设光伏电站的过程中我们也十分重视环境保护。”李晋原介绍,通常情况下,光伏项目建设往往会采用现浇混凝土施工,但蒙西蓝海光伏电站不采用常规混凝土,而是选用钢材料作为光伏支架基础,光伏区桩基使用钢材料比例达99%。相比于混凝土预制桩,其打桩直径由400毫米降至100毫米,显著减少了对草原生态的破坏。“我们在光伏区种植苜蓿等作物,实现‘光伏+生态’共赢。不仅能显著改善环境,牧民还能通过出租土地,再增加一份收入。”李晋原说。

因地制宜,针对采煤沉陷区地质创新光伏部件技术

从种树到“种”新能源,“沙戈荒”地区正从曾经的不毛之地转变为发展新能源的沃土。不过,“沙戈荒”地区虽拥有丰沛的风光资源和大片生态红线区外的未利用土地,由于其地理位置和生态环境独特,要规模化开发新能源,仍存在不小挑战。

“选址首先是个问题。在‘沙戈荒’建光伏基地,首先坚决不能触碰生态红线,在此基础上还要尽可能利用难修复的土地,变‘废地’为‘宝地’,这对于项目建设提出了极高要求。”国家能源集团国电电力发展股份有限公司工程建设部副主任闯喜宏说。

根据自然资源部、国家林业和草原局、国家能源局发布的《关于支持光伏发电产业发展规范用地管理有关工作的通知》,建设大型光伏基地,应引导项目合理布局,鼓励利用未利用地和存量建设用地发展光伏发电产业。“在严格保护生态前提下,鼓励在沙漠、戈壁、荒漠等区域选址建设大型光伏基地”“对于油田、气田以及难以复垦或修复的采煤沉陷区,推进其中的非耕地区域规划建设光伏基地”。

“我们的项目就处于采煤沉陷区,地下有丰富的煤炭资源,随着未来煤炭开采工作的不断进行,有可能出现地面沉降等情况。因此,在项目建设阶段就要充分考虑如何适应当地地质,创新设计光伏部件。”闯喜宏说。

置身于蒙西蓝海光伏电站现场,记者看到一座座约2米高的支架撑起块块蓝黑色的光伏板。从外形上看,这些钢材料支架并不起眼,然而,它们却个个“暗藏玄机”。

“我们设计了一部分柔性支架,能够有效防止沉降。在大部分待采区,我们开展了一系列适应性设计方案研究,比如煤炭开采后地面可能会沉降多深,一旦出现沉降支架该如何自动纠正等。这些专门为采煤沉陷区设计的光伏支架,结合卫星纠偏技术长期观测,能够在地面出现沉降时及时纠正,保障采煤区上光伏电站的稳定运行。”国家能源集团新能源技术研究院有限公司二级研究员杨斌说。

除了因地制宜创新光伏支架技术,蒙西蓝海光伏电站项目还在提升基地建设效率方面下了不少功夫。要知道,“风光”基地通常面积广、施工难度不小,如何保质提效也是推进基地建设的突出课题。

在该电站一座工棚下,记者看到一组机械臂正在快速作业。“这是我们的光伏组件和支架一体化预装现场。”杨斌告诉记者,对于常规固定支架式光伏发电系统,其组件和支架通常采用单独设计、单独供货方式,安装施工效率较低。“我们利用了多项创新技术,实现光伏板和支架一体化融合。不同于传统光伏组件安装需要一颗颗‘拧螺丝’,一体化组件预装只需要把面板和支架的‘折耳’扣紧,就能快速完成组装,实现光伏方阵少人化、高效化、机械化,能提高施工效率25%,这种安装方式在国际上还是首次大规模应用。”

电力外送,西部绿色电力为东部地区用能提供保障

建设风电光伏大基地,不仅要考虑绿电“怎么发”,还要明确发出的电“怎么用”。

闯喜宏介绍,蒙西蓝海光伏电站是国家“西电东送”内蒙古鄂尔多斯上海庙至山东临沂±800千伏特高压直流输电工程重点配套项目。“电站发出的清洁能源和集团上海庙公司电站所发的火电‘打捆送出’,既保障了光伏发电充分消纳,也能起到能源保供的作用。”闯喜宏说。

机组负荷,主汽压力,主汽温度……在距离蒙西蓝海光伏电站数公里外的国家能源集团国电电力上海庙公司,记者看到一面大屏幕上实时记录着当天的机组运行情况。该公司电力运行部副主任郭海军介绍,公司电厂有4台1000MW机组,采用国内技术领先的大容量、高参数、超超临界和超净燃煤发电技术。

“发展风光大基地、积极利用新能源是能源转型的重要举措,但与此同时,煤炭仍是我国的主体能源,用好火电的兜底作用对于能源稳定很重要。”郭海军说,为做好蒙西蓝海光伏电站和上海庙公司电厂“火光打捆”电力外送,公司屡次开展机组负荷深度调峰摸底试验。“做好低负荷调峰能力准备很关键。光照强、光伏发电量大的时候,要把火电‘调下来’,到了夜间缺光、光伏发电量小的时候,火电又要及时‘顶上去’。在利用火电调峰的同时,还不能让机组轻易‘停机’。目前,我们已经完成了3台机组20%负荷深度调峰摸底试验,试验期间锅炉燃烧稳定,烟尘、氮氧化物、二氧化硫排放也都低于要求值。这意味着火力发电和新能源发电能‘打好配合’,对于保障供电稳定性意义重大。”

“不仅火电能给新能源发电做好‘兜底工作’,我们在蒙西蓝海光伏电站光伏板下种植的抗沙植物柠条,还能送到火电厂进行生物质掺烧,以此降低发电使用的化石燃料比例,达到降碳减污的目的。”闯喜宏说。该光伏电站并网后,预计年发电量可达57亿千瓦时,绿电送往山东消纳,可满足200万户居民一年的生活用电,为东部沿海地区经济社会发展提供绿色能源保障。