荒漠戈壁区光伏电站建设的环境效应分析

【摘要】：近几年,我国大部分省市出现的拉闸限电的现象,间接地反映出我国目前面临严峻的能源危机。传统的火力发电以煤炭为主要燃料,煤炭作为一种不可再生的化石燃料,不仅开采和挖掘难,而且污染空气。因此需要调整我国能源利用的结构,大力发展清洁能源。太阳能作为最有潜力的清洁能源,因其储量丰富、普遍、经济等越来越受到人们的关注。 我国西北地区有广袤的荒漠化土地,土地因其肥力下降或是沙化严重而被弃置,可以利用其丰富的太阳能在这些荒漠戈壁上建设光伏电站。这一措施不仅可以缓解我国的能源危机,而且还能充分利用广阔的土地和丰富的太阳能资源,达到治理环境的目的。 本文以酒泉市东洞滩百万千瓦光伏示范基地为例,通过实地考察和收集资料,对示范基地每年的发电量进行预测,在此基础上对示范基地进行减排预测,根据热力学公式估算出地表温度每年的变化量。再根据蒸发量的计算公式,预测示范基地建成后土壤水分蒸发率的变化趋势,进而预测出相对湿度的变化趋势。根据相对湿度和降水量的相关关系,推求示范基地建成后降水量的变化趋势。最后根据植被覆盖度与风速和输沙率的关系,推求风速和输沙率的变化趋势。 通过分析,得到如下结论： (1)东洞滩百万千瓦光伏示范基地建成运行后,年均发电量1.54×1010kW'h,在光伏组件25a的生命周期内发电量为3.85×1011kW.h。与传统的火力发点相比,示范基地每年的发电量相当于节约5.19×105万t标准煤,减排常规污染物：炭粉灰1.563×105t,SO24.62×104t, NOx2.31×104t;减排重金属：As2.58×109mg、Cr6.18×109mg、Pb6.667×109mg、Hg7.54×107mg、Ni7.22×109mg、 Cd1.03×108mg;此外示范基地每年可以减少1.18×1011kgCO2的排放。因此示范基地的建设不但可以节约大量的煤炭,还能减少相应的环境污染治理费用。因二氧化碳是导致全球气候变暖的主要成分,因此示范基地的建设对于气候变暖也具有积极的作用。 (2)东洞滩百万千瓦光伏示范基地正式运行后,由于将太阳能转化为电能,使地表接收的太阳辐射降低,地表温度会随之降低,根据热力学公式计算得出,地表日平均温度降低0.049℃,这对于减缓气候变暖具有积极的作用。此外,示范基地建成后当地的日较差和年较差减少,蒸发率减少,空气相对湿度和降水量一定程度上会有微量增加,缓解了荒漠戈壁区久旱的危机。 (3)示范基地建成后,大面积的电池板覆盖在地表,不但起到了沙障的作用,还使地表水分蒸发率降低,植被的恢复率增加。再加上人工绿化措施,示范基地植被覆盖度增加。植被覆盖度增加对于降低风速和输沙率具有一定的作用,从而起到防风固沙的作用,达到治理荒漠化的目的。 【关键词】：光伏电站 地表温度 蒸发速度 空气相对湿度 植被覆盖度 防风固沙
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X82
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 选题背景11-14
• 1.1.1 能源危机与环境问题11-12
• 1.1.2 太阳能的特点与开发利用12-14
• 1.2 光伏电站在世界各国的发展情况14-17
• 1.2.1 国外光伏电站建设的情况14-15
• 1.2.2 国内光伏电站建设的情况15-17
• 1.3 荒漠治理与利用技术研究进展17-22
• 1.3.1 国外荒漠治理与利用技术研究进展17
• 1.3.2 国内荒漠治理与利用技术研究进展17-22
• 1.4 研究目的和意义22
• 1.5 研究内容22-23
• 1.6 研究方法和技术路线23-25
• 第二章 研究区概况25-32
• 2.1 自然环境概况25-30
• 2.1.1 地理位置25
• 2.1.2 地形地貌25-26
• 2.1.3 气象26-27
• 2.1.4 太阳能资源27-28
• 2.1.5 水文与水文地质条件28
• 2.1.6 土壤和植被28-30
• 2.2 社会经济环境概况30-32
• 2.2.1 社会经济概况30-31
• 2.2.2 土地利用状况31-32
• 第三章 光伏发电替代化石燃料的环境效应32-39
• 3.1 节省煤炭与常规污染物减排效应34
• 3.2 重金属减排效应34-37
• 3.3 二氧化碳减排效应37-39
• 第四章 光伏电站气候效应分析39-47
• 4.1 地表年积温降低39-41
• 4.2 日较差和年较差降低41
• 4.3 蒸发量减少41-43
• 4.4 年平均相对湿度增加43-44
• 4.5 降水量增加44-47
• 第五章 光伏电站防风固沙效应分析47-53
• 5.1 防风效应47-49
• 5.1.1 电池板的阻风作用47-48
• 5.1.2 植被的防风作用48-49
• 5.2 固沙效应49-53
• 5.2.1 风速降低输沙率降低49-50
• 5.2.2 植被的固沙效应50-53
• 第六章 光伏电站建设的总效益分析53-56
• 6.1 节能减排效益53
• 6.2 生态效益53-54
• 6.3 社会效益54
• 6.4 经济效益分析54-56
• 第七章 结论与展望56-58
• 7.1 结论56-57
• 7.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 在学期间的研究成果61-62
• 致谢62

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