“双碳”背景下废弃矿山治理新模式研究—光伏发电站模式

李 昊，孙金水

(河南天泰工程技术有限公司，郑州 450018)

“碳达峰、碳中和”是未来中国经济高质量发展的强大驱动力，也是各地、各产业绿色发展的核心关键词。2020年，我国宣布力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。

“碳达峰、碳中和”的深层问题是能源问题，能源转型是实现“双碳”的根本保障。在此背景下，国家大力支持新能源产业发展，尤其是加大了光伏产业的投入。光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益，是最优质的绿色能源之一，可以从各方面助力国家实现“双碳”目标。随着光伏产业的迅猛发展，建设光伏电站的土地资源需求日趋增加，合理利用荒废土地资源可以缓解用地压力，也是光伏行业发展的一大趋势。

矿产资源作为国民经济和社会发展的重要物质基础，伴随着经济的快速发展被过度开发利用，形成大量的废弃矿山。据中国工程院研究，预计到2030年，我国关闭或废弃矿山将达到1.5万处，不但影响生态环境，同时也闲置了大量土地资源。大力推进废弃矿山生态环境治理和矿地综合利用，建立以可再生能源为主体的低碳绿色电力系统，既可以有效降低电力系统的碳排放，推动“双碳”目标的实现，也是践行“绿水青山就是金山银山”发展理念的体现。

1 废弃矿山治理现状

我国从2000 年开始，逐渐投入大量专项资金 用于废弃无主矿山的环境治理和生态恢复治理[1-4]，目前已经取得了一定的修复成果。就废弃矿山治理的发展现状来看，主要有以下几种治理模式：

1)传统生态修复治理模式

传统的生态修复治理模式作为目前最主要的治理方式，由政府出资，根据废弃矿山现状，对矿山清理规整后进行覆土复绿，包括平台植树植草、边坡喷播等，目前取得了不错的治理效果。

但是，由于废弃矿山原始生态环境已经遭到破坏，生态系统的恢复是一个漫长的过程，靠自然的给养难以保证植被的存活率，还需要投入日常的养护，也就需要后期持续的资金、人员投入。养护及后续保障不到位也是好多废弃矿山治理效果不佳的主要原因。

2)开发式治理模式

“开发式治理”，是指政府构建“谁修复、谁受益”的市场机制，鼓励和支持社会资本参与废弃矿山治理，并允许治理企业在整个治理施工过程中对场地内的废石、边坡合理卸载产生的矿石进行回收利用，用来抵补治理工程所需的资金投入[5-6]。

但开发式治理过程中，往往由于削坡挖方的必要性难以确定，导致非法开采与合理修复的界限不清、责权不明，使“治理工程”变成“开采工程”，产生新的地质环境问题。

3)改造利用治理模式

对废弃采坑的改造利用代替传统的治理，不仅对周边环境进行了治理，并且作为景区及建筑设施取得了不错的收益汇回报[7]。国内外改造成功的案例见表1。

表1 废弃矿山改造利用案例

但是绝大部分矿山位于人烟稀少、交通不便的山区，改造利用需要投入大量的资金，此种模式仅适用于个别靠近市区且宜于因形就势改建的矿山。

就目前情况看，资金依然是废弃矿山治理的主要难题，特别是受疫情影响，各地政府财政支出紧张。据相关研究估算，历史遗留废弃矿山治理费用，需要耗费数千亿元，因此，废弃矿山治理亟需社会资本参与。

2 光伏发电现状及发展前景

2.1 太阳能光伏发电现状

我国有非常丰富的太阳能资源(见图1)1971～2000年的近30年，太阳能总辐照量平均在1 050～2 450 kW·h/(m2·a)；大于1 050 kW·h/(m2·a)的地区占国土面积96%以上(见表2)。中国陆地表面每年接受的太阳能辐照量相当于1.7万亿t标准煤，太阳能利用前景广阔。

表2 中国太阳能资源区划

图1 中国太阳能资源分布图

“碳达峰，碳中和”政策出台以来，作为国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目，光伏电站迅速发展。

目前，中国光伏发电行业已经成为全球光伏发电规模最大、增长最快的市场。截至2021年中国光伏发电量达3 179亿kW·h(见图2)。

图2 2016-2021年中国光伏发电量趋势图

2.2 光伏发电发展前景

随着政策支持和技术进步，我国光伏发电产业成长迅速，产业规模效应逐步凸显，成本下降和产品更新换代速度不断加快，光伏发电有望实现平价上网，正在成为主力能源之一，“十四五”期间我国光伏装机有望呈爆发趋势。

另一方面，我国政策在鼓励建设光伏电站的同时，积极促进光伏应用不断向其他产业渗透，光伏发电的应用模式逐渐呈现多样化。

3 废弃采坑光伏发电可行性分析

3.1 政策利导

“绿水青山就是金山银山”，绿色矿山的发展推动了生态修复的进行，废弃矿山的治理问题也愈发受到政府的重视。

2022年财政部、自然资源部联合发布了《关于支持开展历史遗留废弃矿山生态修复示范工程的通知》，支持开展历史遗留废弃矿山生态修复示范工程。各地自然资源厅相继发布相关政策，2022年4月4日河南省自然资源厅起草了《河南省露天矿山综合治理和生态修复条例》，条例中鼓励和支持社会资本参与历史遗留露天矿山生态修复，保障其合理收益。

另一方面，国家近年来一直倡导能源绿色低碳发展。2022年3月13日，国家能源局印发《2022年能源工作指导意见》的通知(国能发规划〔2022〕31号)，提出2022年主要目标是将风电、光伏发电量占全社会用电量的比重达到12.2%左右，发电利用率持续保持合理水平。

3.2 工程适用性

光伏发电站需要大量的场地布置光伏板，但是由于基本农田等场地的限制，目前光伏行业只能向可利用的建筑物屋顶发展，安装检修不便且存在一定的安全隐患。而废弃矿山拥有大量废弃的场地，尤其是废弃露天矿山，终了平台可以为光伏电站提供大面积的适建场地(见图3)。

图3 湖州市埭溪镇东红村废弃矿山光伏发电站

另一方面，光伏电站铺设的光伏板可以减少地面受到的日照辐射和水分蒸发量，再加上清洗电池板时喷洒的水分，可以有效促进植被的生长，有助于改善电站所在地的生态环境(见图4)。

图4 青海共和盆地光伏发电站生态环境现状

以全球最大的光伏发电站群——青海共和盆地为例，共和盆地曾是一片荒芜的荒漠戈壁，随着光伏板的大面积投入安装，土地植被覆盖率显著提升，据统计，光伏园区植被盖度由30%左右提高到80%以上[8]。生态环境恢复的同时，还带动了畜牧业的发展，目前，共和盆地已由荒漠戈壁变成了优质农场。

3.3 经济可行性

作为绿色矿山的发源地、“两山理念”的诞生地，湖州市一直积极探索废弃矿山治理方式。目前，湖州市埭溪镇东红村已经建成60 MW废弃矿山光伏发电站并投入使用，通过对该光伏发电站研究，得出以下相关数据(表3)：

表3 湖州市埭溪镇东红村废弃矿山光伏发电站主要数据及指标

由上表可以看出，利用废弃矿山建设光伏发电站可以为建设单位带来可观的经济回报，相应的为所在地增加了税收。稳定、持续的收入也让建设单位愿意对发电站及周边绿化和环境治理投入充足的资金。

除东红村废弃矿山光伏发电站外，目前已有广东省梅州市平远县东石镇废弃矿山光伏发电站、福建省后畲废弃矿山光伏发电站[9-10]等多个废弃矿山发电站投入使用，均取得了不错的经济效益。

3.4 社会效益

废弃矿山光伏发电站的建设对于促进光伏产业的发展壮大，推广新能源的利用、改善地区的工业 GDP 单位能耗，减少温室气体排放都有着积极的作用。符合“十四五”现代能源体系规划，也是发展循环经济模式，建设和谐社会的具体体现。

4 废弃矿山光伏发电站展望

利用废弃矿山进行光伏建设，既能有效利用土地资源增加经济效益，又能改善区域的生态环境，实现经济和生态效益双丰收。废弃矿山和光伏发电的有机融合也推动了光伏发电的多元化应用，对光伏发电产业的发展进程具有非常重要的意义。同时也推动了绿色发展，助力国家实现 “双碳”目标。