光伏电站对生态环境的影响控制研究

林沛圳

（广州珠江水资源保护科技发展有限公司，广州 510610）

太阳能作为清洁、可再生资源，利用光伏电池可直接将光能变为电能进行发电，无须燃料，绿色环保。但是，光伏电站占地面积较大，在施工和运营中难免对局部生态环境产生不同程度的影响，主要体现在土壤、植被和气候等方面。因此，有必要开展光伏电站项目环境影响评价，从设计、施工和运营三个角度出发，采取科学措施，使生态环境影响降到最低，切实保护生态环境。

1 我国光伏产业发展现状

近年来，随着我国光伏产业的飞速发展，下游产业链日益完善，生产能力逐渐提高。2015年，我国光伏发电新增装机容量为1 528万kW，突破历史记录，其连续三年超过1 000万kW。截至2020年底，全国发电装机容量为220 058万kW，并网太阳能发电装机容量为25 343万kW，相比2019年末增长24.1%，国内光伏产业仍在持续发展之中。现阶段，国内光伏发电主要用于偏远地区农村通信、工业生产、光伏商品制造（草坪灯、太阳能路灯、景观照明灯等）等方面，因成本相对较高，并网光伏发电仍处于示范阶段。目前，国内光伏产业发展仍未脱离对政府补贴的依赖，但整体行业前景光明，主要表现为行业利润提升、发电成本降低、新能源政策持续推出等，使国内光伏发电装机容量急速提升。光伏发电的环境效益众所周知，本身不会释放有毒有害空气，也不会污染空气和水源，对人体健康没有威胁，但是光伏电站施工和运营对局部地区生态环境的影响也不容忽视，尤其是土壤、植被和气候等方面。

2 光伏电站对生态环境的影响

2.1 土壤

光伏电站支架布设对区域土壤环境产生较大影响，主要体现在土壤理化性质、抗蚀性、温度等方面。一是理化性质。电站施工需要机械碾压、土壤翻整等操作，在人为因素影响下，土壤内动植物栖息环境受损，生物多样性减少，植被群落数量、分布以及构成等均发生变化，进而影响土壤理化性质。电站施工不仅会导致土壤容重与非毛管孔隙度降低，还会造成土壤中全氮、有机质、速效磷含量等下降。电站投入运营后，与周围未受扰动的土壤环境相比，遮阴位置土壤容重增加，未遮阴处的容重降低。在电站区域内，未遮阴处土壤的含水量、pH、电导率等较高。究其原因，可能受太阳能电池板遮挡的影响，地表水分蒸发减少，不利于水分通道形成。二是抗蚀性。主要表现为光伏电站地基开挖、场地平整、道路修建等方面，电站施工需要砍伐许多影响交通、信号传输的植被，致使地表裸露，增加松散土方石量，从而加剧土壤侵蚀。电站施工还会破坏地表结皮，导致地表扬尘、水土流失、沙尘暴等现象。三是温度。研究发现，10 cm浅层土壤中，光伏电站内土壤温度日较差低于站外，但光伏电站内土壤温度年较差均超过站外。

2.2 植物

太阳能电池板会遮挡阳光，受电池板影响，板下温度逐渐降低，不利于植物光合作用，植物生长速度放缓。另外，电池板还会阻挡风。光伏电站多建设在地域广阔的荒漠地区，可增加地表粗糙度，降低风速和水分蒸发量，促进地面植物生长、防风固沙。电池板使草本植物的分布规律、种类均受到影响，植被多样性逐渐降低。在风长期影响下，部分植物叶表皮薄层逐渐被剥削，羟化酶含量受到较大影响，不利于光合作用，尤其是强风状态，植物周围相对温湿度同样会受到不良影响。光伏阵列的创建使电站风速得到控制，促进空气湿度提升，使植物生长和防风固沙形成良性循环。

2.3 区域气候

2.3.1 地表太阳辐射

通过光伏阵列，一些太阳能变为电能，其可以改善局部区域的地表能量配置，进而影响太阳辐射与气候形成。光伏电站建成后，大面积电池板覆盖在地面，使原有地表形态发生变化，促进太阳能向电能转变，进而影响地表辐射的均衡性。

2.3.2 空气温度与湿度

空气温度和湿度是特定区域气候的关键评价指标。夏季，光伏电站可发挥增温降湿的效能。光伏电站内外温度、湿度有所差异，主要受电池板发热作用的影响。不同季节，电池板光电转换效率不同。四季中，白天站内10 m高度的气温低于站外，晚秋和冬季最为明显。在夜晚，站内2 m高的位置温度均高于站外，主要原因是光伏阵列可发挥保温隔热的效能，缩小站内昼夜温差。

2.3.3 大气热力平衡

大气热力失衡很容易产生气压梯度，梯度越大，风速越大，大风吹过干燥沙面时会产生扬尘，严重时甚至诱发沙尘暴。光伏电站施工可使沙漠地区的沙尘暴动力源得到抑制，降低极端天气发生率。同时，电池板支架的搭建还可调节气流方向，控制风速，实现大气热力平衡，发挥抑制风沙的功效。

3 案例分析

河西走廊拥有丰富的太阳能资源，金昌、酒泉、嘉峪关等城市已建设多个光伏产业园区，装机容量不断增加。该区域气候干燥，降雨量小，地表径流少，地表受流水冲刷较弱，但大风天气较多，形成多种风蚀地貌，不利于植物生长。因光伏电站建设仍处于起步阶段，各地需要在实践中不断摸索，明确电站施工和运营对当地生态环境的影响，并对症下药，从动态平衡视角出发采取控制措施，切实保护当地生态环境。光伏电站建设和运营涉及内容众多，土建工程、电缆敷设、机电安装调试等很容易影响周围生态环境。

一是场地平整、土方开挖使地表植被受到破坏。在地基开挖中，土壤环境受到扰动，破坏了多年形成的地表结皮，地表影响电站施工的植物也会被砍伐，势必造成水土流失。此外，土方随意堆放很容易产生扬尘，混凝土搅拌、砂浆拌和时很容易导致水泥粉尘散发，造成现场环境内颗粒物浓度增加，特别是河西走廊干旱少雨、风沙较多，地表植被稀少，施工浮沙很容易扬起，对施工现场环境和周围环境均会产生负面影响。二是施工废水和生活污水影响环境。施工废水多源于混凝土搅拌、养护等，生活污水产生于施工人员的洗脸、做饭等活动。若废水未能妥善处理，直接排放到周围环境中，便会影响生态环境。三是施工噪声污染。电站施工期间，噪声多源于推土机、挖掘机、装载机和振捣器等，噪声声级介于79～95 dB(A)；电站运营期间，噪声多源于变压器、配电装置等。电站所用的变压器电压通常较高，容量较大，若未能合理安排工作时间，做好检修维护，很容易产生巨大的噪声。四是运营期间光污染。电站施工多采用多晶硅材料，表面为玻璃结构，透光率超过95%，其与阳光接触后会发生散射。运营期间，若未能合理调整电池板角度，改变阳光反射角，便很容易产生光污染。

针对光伏电站对当地植被等带来的损害，经过长期调查，河西走廊可从设计、施工和运营三个角度入手，采取有效的控制措施。

3.1 设计阶段

设计阶段，要做好光伏电站选址。应综合考虑当地土壤环境、植被覆盖率和水文地质情况，结合光伏组件形式、关键技术参数和阵列布设，制定科学的施工方案，并结合整体工程设计，对水土保持进行专项设计，列出多种光伏阵列布设方案进行比选。同时，要合理安排施工流程，明确工程内容。设计要点有4项。一是厂址选择绕开生态环境脆弱、水土流失严重的区域；二是在地质优良的区域设置电池板支架，采用螺旋管桩基础；三是安装对地面扰动最小的光伏组件；四是合理设计工程占地面积。

3.2 施工阶段

为了防止扬尘，光伏电站施工期间应配备洒水降尘设备。为避免运输中产生扬尘，可采用遮盖手段进行预防。针对废水污染，将施工废水和生活污水收集起来，将水沉淀处理过滤杂质，待其澈清后才可排放。生活污水可循环利用，用于植被浇灌、道路洒水降尘等。针对施工噪声问题，应以保障使用功能为基础，尽可能选择容量小、功率低的变压器，使其运行噪声强度低于60 dB(A)，并将其安装在变压器室，四周设有围墙，噪声源在室内传播中受围墙阻隔，衰减10～15 dB(A)，降低对室外环境的影响。

3.3 运营阶段

光伏电站投入运营后，应重视水土保持工程设施的管理与维护，派遣专业人员定期巡检，及时更换受损部件，排查并处理潜在安全隐患，严格控制对已形成的地表结皮的二次扰动。电站建成后，可在站内路边、电池组件下方等区域种植低矮型耐旱植物，防风固沙，预防水土流失，美化站内环境，减轻电站对环境的干扰。电站运营阶段存在光污染问题，应合理调整电池板角度和阳光反射角，加强心得交流，总结经验，使电站运营效果显著提升，生态保护更加到位。

4 结语

当前，我国经济稳步发展，能源需求逐渐提升，环境污染风险增加。太阳能作为清洁能源，可通过电池板转变为电能进行开发利用，与环保要求相符合。但是，光伏电站占地面积较广，施工和运营会对区域生态环境产生一定影响，应从设计、施工和运营角度入手，采取有效的控制措施，以免影响土壤、植被和区域气候。光伏电站要合理选址，加强运维管理，有效预防水土流失，维护区域生物多样性，将对生态环境的影响降到最低，真正实现人与自然和谐发展。