塔式太陽(yáng)能熱電站光污染問(wèn)題分析

杜樂(lè) 殷文香

摘要：塔式太陽(yáng)能熱電站正常運(yùn)行時(shí)會(huì)引發(fā)光污染問(wèn)題。本文分析了塔式太陽(yáng)能熱電站產(chǎn)生光污染的原因以及光污染對(duì)人和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的危害。在塔式太陽(yáng)能電站選址、組件設(shè)計(jì)、安全防護(hù)以及配套設(shè)施方面，分別提出了有效的光污染防治措施，對(duì)于塔式太陽(yáng)能熱電站光污染的防治，提供了一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：塔式太陽(yáng)能;光污染;防治措施

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）04-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.020

Abstract：Light pollution problems are produced during the normal operation of tower solar thermal power station. The causes and the effects of the light pollution on human and environments are analyzed in the paper. Effective light pollution prevention and control measures are put forward in the aspects of site selection， module design， safety protection and supporting facilities of tower solar power station， which provides certain theoretical guidance for the prevention and control of light pollution of tower thermal power station.

Key words：Tower solar;Light pollution;Prevention measures

光污染是指過(guò)量的光輻射對(duì)人類生產(chǎn)、生活以及生態(tài)環(huán)境造成不良影響的現(xiàn)象[1]。光污染對(duì)人類健康以及環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在損害眼睛，影響視力，誘發(fā)癌癥，產(chǎn)生不利情緒以及動(dòng)植物生態(tài)問(wèn)題。

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是采用定日鏡追蹤太陽(yáng)，同時(shí)把太陽(yáng)光匯聚于中心接收塔處的接收器之上，從而將所匯聚到的輻射能量轉(zhuǎn)換為熱能，通過(guò)對(duì)工作物質(zhì)的加熱處理來(lái)帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)電[2]。因此，熱電站正常運(yùn)行情況下會(huì)不可避免地產(chǎn)生光污染問(wèn)題。

1 塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電工藝

1.1 發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是指在大面積場(chǎng)地上安裝較多的大型太陽(yáng)能反射鏡，反射鏡通常稱為定日鏡，每臺(tái)定日鏡分別配有獨(dú)立的跟蹤裝置，可準(zhǔn)確地將陽(yáng)光反射并集中到吸熱塔頂部的吸熱器上。吸熱器把吸收的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化成熱能，再將熱能傳給導(dǎo)熱介質(zhì)，經(jīng)過(guò)蓄熱環(huán)節(jié)，再輸入熱動(dòng)力機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。塔式熱發(fā)電技術(shù)以其規(guī)模大、熱損耗小和系統(tǒng)效率高等特點(diǎn)，在大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目中優(yōu)勢(shì)較明顯[3]。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電工藝如圖1所示。

1.2 光熱工作單元簡(jiǎn)介

定日鏡是聚光系統(tǒng)的核心部件，可以通過(guò)二維獨(dú)立的控制機(jī)構(gòu)，繞著一個(gè)固定軸和與之相垂直的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以隨時(shí)跟蹤太陽(yáng)位置的變化，從而將太陽(yáng)輻射能反射并匯聚到吸熱器上，以達(dá)到對(duì)太陽(yáng)輻射能的收集目的。

定日鏡的主要部件包括：（1）機(jī)械部件：太陽(yáng)能反射鏡、定日鏡鏡架、傳動(dòng)部件、連接部件、立柱及基礎(chǔ)等;（2）電控部件：定日鏡控制器、定日鏡控制箱、供電和供電線纜。

塔式光熱發(fā)電鏡場(chǎng)的排列方式主要分為直線型排列方式和環(huán)型排列方式。直線型排列方式的定日鏡呈直線放置，相鄰鏡行之間定日鏡呈交錯(cuò)排布。環(huán)型排列方式的定日鏡呈環(huán)線型放置，相鄰鏡環(huán)之間定日鏡亦呈交錯(cuò)排布 [4～5]。集熱器單元示意如圖2所示。

2 塔式太陽(yáng)能熱電站的光污染影響

塔式太陽(yáng)能熱電站集熱場(chǎng)主要采用反射鏡聚焦于吸熱塔吸熱。正常運(yùn)行時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡，能夠追蹤太陽(yáng)，同時(shí)把太陽(yáng)光反射到吸熱塔塔頂?shù)奈鼰崞鳌６ㄈ甄R場(chǎng)內(nèi)布設(shè)數(shù)量眾多的定日鏡和吸熱器，在反射和吸收太陽(yáng)光的過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)對(duì)由塔式太陽(yáng)能熱電站附近的人群及鳥(niǎo)類等產(chǎn)生光污染，主要表現(xiàn)在以下方面：

2.1 對(duì)鳥(niǎo)類飛行活動(dòng)的影響

鳥(niǎo)類飛行過(guò)程中，方向的辨別離不開(kāi)一種必然物質(zhì)，那就是“光”。而塔式太陽(yáng)能熱電站產(chǎn)生的光污染影響了鳥(niǎo)類的自然生活規(guī)律，導(dǎo)致其活動(dòng)能力出現(xiàn)問(wèn)題，其辨位能力、心理皆會(huì)受到影響。對(duì)于鳥(niǎo)類而言，刺眼的強(qiáng)光不僅會(huì)干擾視線，而且令鳥(niǎo)類在受刺激后會(huì)產(chǎn)生反常的舉動(dòng)。飛行呼叫是鳥(niǎo)類在飛行過(guò)程中所發(fā)出的一種微弱的、高頻的鳴叫，用于鳥(niǎo)類在長(zhǎng)距離飛行時(shí)與同伴保持聯(lián)系。對(duì)于誤入塔式太陽(yáng)能裝置附近的鳥(niǎo)類，強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致其眩暈并傷害了其思維意識(shí)，會(huì)擾亂鳥(niǎo)類互相聯(lián)絡(luò)的“飛行呼叫”，使迷路，甚至?xí)?dǎo)致成為其死亡的自殺信號(hào)。例如，會(huì)出現(xiàn)眾多的鳥(niǎo)類直接撞擊地面或者成群鳥(niǎo)類連續(xù)沖撞熱電站的設(shè)備等情況。此外，塔式太陽(yáng)能裝置，由于眾多反光鏡的存在，大量強(qiáng)光匯集，吸熱塔周圍的高溫，會(huì)致使誤入熱電站的鳥(niǎo)類灼傷，嚴(yán)重情況會(huì)導(dǎo)致其死亡。

2.2 對(duì)人類生理、心理的影響

有關(guān)資料顯示，強(qiáng)光照射下，會(huì)對(duì)人眼的虹膜以及角膜產(chǎn)生傷害，引發(fā)視網(wǎng)膜水腫、模糊，會(huì)影響視網(wǎng)膜上的細(xì)胞正常的功能，造成眼睛疲勞，視力減弱 [6～7]。光照強(qiáng)度越高，光照時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)人的健康影響越大。塔式太陽(yáng)能發(fā)電裝置產(chǎn)生的強(qiáng)光，影響人的生理機(jī)能，會(huì)引起人的頭痛、疲累、行為能力降低，還會(huì)誘發(fā)癌癥，影響人的大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)，損害了人的心理健康，致使人產(chǎn)生焦慮、煩躁、情緒低落等不利情緒。

2.3 對(duì)電站周圍車輛出行安全的影響

塔式太陽(yáng)能熱電站運(yùn)行期，大量的定日鏡和吸熱器，會(huì)對(duì)其周圍環(huán)境，尤其是臨近場(chǎng)區(qū)的道路產(chǎn)生光污染。塔式太陽(yáng)能熱電站的定日鏡和吸熱器反射所產(chǎn)生的強(qiáng)光，很大程度上超過(guò)了人眼能承受的光照強(qiáng)度，會(huì)致使駕駛員感覺(jué)到有很強(qiáng)烈的眩光，看不清行車過(guò)程中的事物，會(huì)導(dǎo)致駕駛員眼睛出現(xiàn)瞬間的“失明”，會(huì)分散人的注意力。在車輛高速行駛的過(guò)程中，這種駕駛員眼睛的不適將會(huì)引發(fā)交通事故。

3 塔式太陽(yáng)能熱電站的光污染治理措施

3.1 塔式太陽(yáng)能熱電站的選址以及相應(yīng)組件的設(shè)計(jì)

在塔式太陽(yáng)能熱電站選址期間，應(yīng)該熟悉所建熱電站周圍鳥(niǎo)類的活動(dòng)、遷徙區(qū)域。站址選擇時(shí)要盡量避開(kāi)鳥(niǎo)類遷徙路線，避免位于鳥(niǎo)類集中覓食場(chǎng)、飲水場(chǎng)，以減少對(duì)鳥(niǎo)類生存的影響。此外，應(yīng)咨詢當(dāng)?shù)匾?guī)劃單位、交通部門及生態(tài)環(huán)境保護(hù)部門，熱電站選址要避免位于集中居民區(qū)，避開(kāi)現(xiàn)有的主要交通干線及其他特殊要求保護(hù)的區(qū)域，對(duì)居住區(qū)域有影響的場(chǎng)所輻射面應(yīng)搭建擋光壁，盡量減少熱電站的落成對(duì)周圍居民及生態(tài)環(huán)境的影響。

在場(chǎng)站設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用減少光污染的光伏組件，例如可以在反光玻璃片上下層都鍍膜，或者將上層玻璃片改為不平整的面。通過(guò)設(shè)置減反射膜，使反射出去的光線減少，減少光污染產(chǎn)生的危害。

3.2 建立有效的檢測(cè)防御機(jī)制以及加強(qiáng)場(chǎng)區(qū)安全防護(hù)工作

依據(jù)塔式太陽(yáng)能發(fā)電站的站級(jí)規(guī)模，對(duì)塔式太陽(yáng)能產(chǎn)生的光強(qiáng)等級(jí)進(jìn)行專業(yè)評(píng)估，得出光污染等級(jí)以及光污染的影響范圍。在光污染影響范圍內(nèi)，安裝驅(qū)鳥(niǎo)裝置，盡量讓鳥(niǎo)類遠(yuǎn)離該區(qū)域;同時(shí)可安裝監(jiān)控、檢測(cè)設(shè)備以及增強(qiáng)人員的巡視，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有鳥(niǎo)類誤入該區(qū)域，要及時(shí)驅(qū)趕，降低對(duì)鳥(niǎo)類的不良影響。

對(duì)塔式太陽(yáng)能發(fā)電站作業(yè)區(qū)的管理部門和工作人員要進(jìn)行考評(píng)，定期檢查定日?qǐng)龅姆垂忡R及吸熱裝置，確保其運(yùn)轉(zhuǎn)正常。加強(qiáng)對(duì)光污染防治的法律、法規(guī)、規(guī)章的學(xué)習(xí)，宣傳光污染防治知識(shí)，提高員工的環(huán)保意識(shí)。要求現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員要認(rèn)真穿戴護(hù)目鏡、防護(hù)服，降低在作業(yè)操作過(guò)程中強(qiáng)光產(chǎn)生的危害。

3.3 合理規(guī)劃電站的交通道路以及相應(yīng)配套設(shè)施

塔式太陽(yáng)能熱電站建設(shè)完工后，交通流量大、行車速度高的道路應(yīng)遠(yuǎn)離熱電站。對(duì)需建在熱電站附近的道路，應(yīng)該在臨近太陽(yáng)能熱電站的一側(cè)安裝遮光屏障等防眩設(shè)施，并在汽車行駛區(qū)域設(shè)置警告標(biāo)志、視線誘導(dǎo)標(biāo)、限速標(biāo)志，防止熱電站光污染引發(fā)交通事故。

4 結(jié)論

塔式太陽(yáng)能熱電站引發(fā)的光污染問(wèn)題普遍存在，近年來(lái)是業(yè)界關(guān)注的重要問(wèn)題之一。本文分析了塔式太陽(yáng)能熱電站產(chǎn)生光污染的原因以及光污染對(duì)人和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的危害。在塔式太陽(yáng)能電站選址、組件設(shè)計(jì)、安全防護(hù)以及配套設(shè)施方面，分別提出了有效的光污染防治措施，對(duì)于塔式太陽(yáng)能熱電站光污染的防治，提供了一定的理論指導(dǎo)。

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收稿日期：2020-01-03

作者簡(jiǎn)介：杜樂(lè)（1984-），男，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)榛痣姀S及輸變電工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)。