湛蓝的光伏板整齐排列、一望无际,站在观景台上看到的是一片蓝色的海洋。走近看组件下方,生长着茁壮的牧草,还有正在散步的羊群。很难想象,几年前这里还是一片荒漠。
库布齐沙漠地处内蒙古鄂尔多斯杭锦旗,是中国第七大沙漠,也是距离北京最近的沙漠,曾是北京及周边地区沙尘暴的主要来源。针对库布齐的治沙研究早在上个世纪五十年代就已经展开,但多年来一直未有明显的治理成效。
直到2011年,内蒙古亿利资源集团和正泰集团的“沙光互补”项目在此动工, 库布齐 的沙漠治理终于走上正轨。据正泰新能源库布齐电站项目负责人徐生虎介绍,该项目完全租用农民未利用的荒地进行建设,采用“治沙+种草+养殖+发电+扶贫”五位一体的复合生态太阳能治沙新模式。去年该项目实现了全部并网发电。
在库布齐沙漠建设的光伏电站装机容量为310MW,项目绿化固沙工程1500亩,总投资20亿元。去年,库布齐光伏电站项目发电量超过5.5亿千瓦时,相当于节约标准煤约10.33万吨,减少二氧化碳排放约28.61万吨,减少二氧化硫排放约9390吨,减少氮氧化物排放约4695吨,减少粉尘排放约8.5万吨,节约用水56.34万吨,提高可再生能源比例达2%。
正泰新能源库布齐电站项目负责人徐成虎介绍,库布齐电站项目已经成为当地极具代表性的扶贫项目,自项目投运以来,全面启动“光伏组件清洗+板下种植养护”精准扶贫工程,每年投入近200万元,对杭锦旗独贵塔拉镇农牧民、贫困户开展扶贫,参与扶贫工程的贫困户一年实现脱贫,并持续增收。
“长远效益有三个方面,第一就是项目建设用地,主要农民土地给农民。第二就我们项目建设期每年可以包扶贫公司800多户,提供就业岗位是一千多每户,每年是增收1万多。第三就是项目要养鸡,我们从2017年开始启动了光伏组件清洗加板下种植养护精准扶贫模式,周边的农牧民贫困户承包组件清洗板下种植,每户每年是承包4到8兆瓦,每户大概增收3.5万元。”
在成功建成并稳定运营了310MW的光伏治沙发电站项目的基础之上,徐成虎表示,项目将拟规划建设1000MW的复合生态太阳能项目,包括光伏发电900MW,光热发电100MW,项目总投资约110亿元,治沙面积将达到10万亩。
“1000MW全部建成了,每年可以发电是15亿,同时带动我们的种植养殖 旅游 和扶贫产业的发展,经济效益是比较显著的,我们准备在2020年完成这个建设目的。”
正泰库布齐沙漠光伏电站项目因地制宜,不仅有效治理了沙地,也给农户的生活带来了新的希望。种植的甘草、花棒、沙米、沙打旺等耐寒耐旱的植物在光伏板下因为蒸发量的减少而生长茂盛。沙漠上光伏区域的生态明显好转。
2006年,正泰进入光伏制造,2009年进入光伏领域做投资建设项目,目前在全球累计建成光伏电站超过3.8GW,是国内比较领先的民营电站投资商。2018年,正泰推出“锦绣光伏”的概念,建设了杭州东站光伏项目、金田铜业BIPV项目、库布齐沙漠项目、张家口奥运廊道项目、白城领跑者项目、慈溪海涂项目、江山林农光互补项目等,在高附加值的项目建设、生态治理提升项目生态效益方面做出了表率。
根据国际能源机构预计,到2030年全球光伏装机容量将超过水电,2040年有望超过煤电。像库布齐沙漠电站项目这样高附加值的多样化的“光伏+”模式,在充分利用资源的同时,也提高了项目的生态效益;加上光伏发电成本的持续快速下降,将有效助力光伏发电平价上网时代的加速来临。
撒哈拉沙漠光照充足,为什么不利用太阳能发电?
国家发改委、国家能源局近日印发《“十四五”新型储能发展实施方案》。
《方案》要求,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。新型储能技术创新能力显著提高,核心技术装备自主可控水平大幅提升,标准体系基本完善,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式基本成熟。其中,电化学储能技术性能进一步提升,系统成本降低30%以上;火电与核电机组抽汽蓄能等依托常规电源的新型储能技术、百兆瓦级压缩空气储能技术实现工程化应用;兆瓦级飞轮储能等机械储能技术逐步成熟;氢储能、热(冷)储能等长时间尺度储能技术取得突破。到2030年,新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控,技术创新和产业水平稳居全球前列,市场机制、商业模式、标准体系成熟健全,与电力系统各环节深度融合发展,基本满足构建新型电力系统需求,全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现。
《方案》提出,加大力度发展电源侧新型储能。推动系统友好型新能源电站建设。在新能源资源富集地区,如内蒙古、新疆、甘肃、青海等,以及其他新能源高渗透率地区,重点布局一批配置合理新型储能的系统友好型新能源电站,推动高精度长时间尺度功率预测、智能调度控制等创新技术应用,保障新能源高效消纳利用,提升新能源并网友好性和容量支撑能力。支撑高比例可再生能源基地外送。依托存量和“十四五”新增跨省跨区输电通道,在东北、华北、西北、西南等地区充分发挥大规模新型储能作用,通过“风光水火储一体化”多能互补模式,促进大规模新能源跨省区外送消纳,提升通道利用率和可再生能源电量占比。促进沙漠戈壁荒漠大型风电光伏基地开发消纳。配合沙漠、戈壁、荒漠等地区大型风电光伏基地开发,研究新型储能的配置技术、合理规模和运行方式,探索利用可再生能源制氢,支撑大规模新能源外送。促进大规模海上风电开发消纳。结合广东、福建、江苏、浙江、山东等地区大规模海上风电基地开发,开展海上风电配置新型储能研究,降低海上风电汇集输电通道的容量需求,提升海上风电消纳利用水平和容量支撑能力。提升常规电源调节能力。推动煤电合理配置新型储能,开展抽汽蓄能示范,提升运行特性和整体效益。探索开展新型储能配合核电调峰调频及多场景应用。探索利用退役火电机组既有厂址和输变电设施建设新型储能或风光储设施。
《方案》还提出,探索推广共享储能模式。鼓励新能源电站以自建、租用或购买等形式配置储能,发挥储能“一站多用”的共享作用。积极支持各类主体开展共享储能、云储能等创新商业模式的应用示范,试点建设共享储能交易平台和运营监控系统。
《方案》明确,开展钠离子电池、新型锂离子电池、铅炭电池、液流电池、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究。拓展氢(氨)储能、热(冷)储能等应用领域,开展依托可再生能源制氢(氨)的氢(氨)储能、利用废弃矿坑储能等试点示范。针对新能源消纳和系统调峰问题,推动大容量、中长时间尺度储能技术示范。重点试点示范压缩空气、液流电池、高效储热等日到周、周到季时间尺度储能技术,以及可再生能源制氢、制氨等更长周期储能技术,满足多时间尺度应用需求。
撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠,面积达到906平方公里,也是仅次于南极洲的第二大荒漠。如果撒哈拉沙漠是一个国家,那么它将是世界上面积第五大的国家。
因为撒哈拉沙漠环境恶劣,除了零星几点的绿洲之外,几乎没有植被,而且终日暴晒,这里几乎可以说是人间地狱。但是,对于能源行业来说,没准是个天堂!没错,撒哈拉沙漠的阳光能够为世界上其他地区提供取之不尽的太阳能。根据美国国家航空航天局估计,在撒哈拉沙漠,每平方米的土地每年接收到的太阳能是2000到3000千瓦时。考虑到撒哈拉沙漠的面积达到906万平方公里,这意味着,它每年可以利用的总能量超过220亿千兆瓦时(GWh)。
220亿千兆瓦时是一个让人难以置信的数字,如果能把整个撒哈拉沙漠建成一个太阳能发电场,那么它每年所产出的能量将是世界上最大的发电站的2000倍。它每天产出的能量,将超过360亿桶石油的当量。更重要的是,在太阳能发电的过程中几乎没有碳排放。撒哈拉沙漠距离欧洲比较近,北非和欧洲之间仅隔着15公里的直布罗陀海峡,这意味着市场近在眼前。
在过去十年左右的时间里,来自各国的科学家们研究了沙漠太阳能如何满足日益增长的当地能源需求,并最终能为欧洲提供电力的计划。他们的学术研究早已被转化为实际的商业项目,但是由于商业、社会、成本等因素,这些项目都被停止了。最近的提议包括突尼斯的图努尔项目(TuNur),该项目旨在为超过200万个欧洲家庭提供电力,和摩洛哥的努尔综合太阳能发电厂,该厂也旨在向欧洲出口能源。
目前在太阳能发电行业,只要有两种实用的太阳能发电技术:集中太阳能发电(CSP)和常规光伏太阳能电池板。而CSP似乎更适合撒哈拉地区,因为那里的阳光直射、云层稀薄和高温使其更加高效。然而,发电设备的透镜可能会被沙尘暴覆盖,而涡轮和蒸汽加热系统仍然是科学家们要面对的难题。而且因为CSP技术需要充足的水,在水贵如油的沙漠,想要使用CSP技术发电,还比较困难。
而光伏太阳能电池板则直接利用半导体将太阳能转化为电能。它是最常见的太阳能类型,因为它既可以连接到电网,也可以在单个建筑物上分配用于小规模使用。同时,在多云天气下也能提供合理的产量。但光伏太阳能电池板最致命的缺点是,当面板过热时,发电效率会下降。很显然,在骄阳似火的撒哈拉,高温是无法避免的。很多研究人员建议将这两种主要技术结合起来开发一种混合系统,目前正在研发当中。如果能够解决以上这些难题,我们只需要用其中一小块地方建发电厂,就能为整个欧洲甚至更远的地方提供源源不断的清洁能源了。
万物皆有两面性,在我们看来也许有害的事物,如果能为我们所用,也能给我们带来好处。如果我们真的能在撒哈拉沙漠建成发电场,我们就获得更多的清洁能源,就能有效减少碳排放,进而放缓全球变暖的步伐了。