我國煤炭行業70年負載運行,為社會經濟發展提供了重要能源保障的同時,煤炭開采留下了大面積的采空區和沉陷區,帶來了一系列嚴重的經濟、社會、環境問題。
據統計,我國共有23個省份、151個縣市分布有采煤沉陷區,面積高達3000多萬畝。按照每年35億噸煤炭產量計算,每年還將新增沉陷區125萬畝。采煤沉陷區綜合治理已成為各地政府亟待解決的難題。
自2015年以來,全國已經開展了600萬千瓦的光伏+采煤沉陷區治理工作,且取得了卓越成效。隨著光伏發電的快速發展,其用地越趨緊張,而利用采煤沉陷區受損土地發展光伏,不僅可以解決生態環境治理問題,將閑置資源變為當地經濟增長的要素之一,還可帶動當地就業。
1、國家相關政策
2021年6月21日,國家發改委印發了《關于請提供利用采煤沉陷區受損土地發展光伏發電有關情況的函》,要求列入全國采煤沉陷區綜合治理規劃、重點采煤沉陷區集中的23省115個區市提供利用采煤沉陷區受損土地發展光伏發電的有關情況,推動采煤沉陷區受損土地綜合利用。
2021年11月26日,國家發改委發布了《“十四五”特殊類型地區振興發展規劃》,提出“深入推進采煤沉陷區綜合治理……統籌推進土地綜合整治利用,盤活沉陷區土地資源……因地制宜推廣利用沉陷區受損土地發展光伏、風電。”
2021年11月30日,國家發改委、科技部、工信部、自然資源部、國家開發銀行聯合印發《“十四五”支持老工業城市和資源型城市產業轉型升級示范區高質量發展實施方案》,明確創新“光伏+”模式,推進光伏發電多元布局,支持包頭、鄂爾多斯、石嘴山等城市以及寧東能源化工基地等地區因地制宜利用沙漠、戈壁、荒漠以及采煤沉陷區、露天礦排土場、關停礦區建設風電光伏發電基地。
可見,利用采煤沉陷區發展光伏發電將成新趨勢。
2、“光伏+采煤沉陷區治理”現狀
內早在2015年就開始了以光伏治理采煤沉陷區的相關探索。國內第一批光伏領跑者基地就是在大同南郊區、新榮區和左云縣形成的1687.8平方公里的采煤沉陷區實施的。近年來,大同依托豐富的太陽能資源在采煤沉陷區內建設光伏電站,同步開展光伏場區及回填區種植等生態治理,目前已建成15萬千瓦光伏治理采煤沉陷區基地。其中,僅三峽新能源在大同左云建設的林光互補采煤沉陷區光伏電站綠化面積就達3700余畝。大同市政府配套出臺了《大同采煤沉陷區國家先進技術光伏示范基地項目管理辦法》、《大同市采煤沉陷區國家先進技術光伏示范基地生態保護管理辦法》,為綠色低碳轉型、生態保護補償、振興美麗鄉村的共同發展提供了良好示范。
圖1 三峽新能源山西大同左云光伏電站
2016年國家計劃建設550萬千瓦光伏領跑基地,其中有450萬千瓦結合了采煤塌陷區治理。目前,山西陽泉結合采煤沉陷區治理的光伏規模達到了100萬kW;安徽兩淮采煤沉陷區國家先進技術光伏示范基地建設了100萬千瓦,其中淮南采煤沉陷區建設了水面光伏電站;內蒙古包頭市采煤沉陷區建設了100萬千瓦光伏示范基地,烏海建設了50萬千瓦光伏采煤沉陷區領跑基地,伊金霍洛旗50萬千瓦采煤沉陷區生態治理光伏項目也已并網發電;山東濟寧、新泰各建設了50萬千瓦的光伏采煤沉陷區基地;寧夏白銀平川區采煤沉陷區光伏示范基地項目等逐漸興起。
3、“光伏+采煤沉陷區治理”方案探討
鑒于采煤沉陷區居民搬遷后土地閑置、生態植被脆弱現狀,以農光互補、林光互補等多樣光伏發電站開發模式,帶動礦區生態治理,并通過廢舊礦山綜合利用緩解光伏電站用地矛盾。
(一)推進地表修復
采煤沉陷區治理工程主要分為邊坡綠化工程、土地整治工程。而光伏電站開發建設過程對場地的局部平整相當于進行了礦山環境治理的土地整治;光伏組件安裝相當于間接的植被綠化,不僅可減少場區范圍內的蒸發量,光伏組件定期清洗還能增加淺層土壤的含水率。對地表下沉形成常年積水區域,可考慮采用漂浮式光伏電站。
(二)優化光伏支架結構
適當抬高光伏組件支架,最低高度距地高于1.2米(灌木平均高度),為其他作業面預留足夠空間,便于后期植被種植。在支架與基礎材料選擇上重視材料本身的回收利用,可考慮采用鋼柱式或圓柱形水泥墩固定列陣支架,最大限度減小電站建設對土壤以及自然環境的二次污染,加快周邊環境生態恢復。在采煤沉陷區地形條件較為復雜地區,可考慮大跨度柔性光伏支架結構的適用性,減小支架各構件間的次生應力和局部變形,實現土地資源的最大化利用。
(三)推動植被保護和恢復
施工過程中盡量不破壞現有植被。項目施工結束后,在光伏列陣之間栽植適宜當地生長的灌木林或灌木經濟林,達到生態效益與經濟效益同步發展。場址區苗木栽植的相關要求,可執行中華人民共和國國家標準GB/T15776-2006《造林技術規程》,樹種成活率和保存率應達到85%以上。
(四)開展生態環境與安全監測
由于地面沉陷為不可控因素,可結合場址區實際情況應用變形監測、植被監測、水沙監測及治理效果等監測技術,并設置合理的監測體系,為適時采取有效防患措施及生態保護做為技術支撐。另外,該監測數據還可為后續其他同類工程的科學研究提供基礎資料和積累經驗。
原標題:淺談光伏發電與采煤沉陷區治理的融合發展
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