槽式太陽能熱電站光污染問題分析

杜樂 劉慧

摘要：槽式太陽能熱電站正常運行情況下會不可避免地產(chǎn)生光污染問題。本文分析了槽式太陽能熱電站產(chǎn)生光污染的原因以及光污染對人和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。在槽式太陽能電站選址階與運行階段，分別提出了有效的光污染防治措施，為今后槽式太陽能熱電站光污染防治提供了一定的參考依據(jù)。

關鍵詞：槽式太陽能;光污染;防治措施

中圖分類號：X502 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）02-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.018

Abstract：The problem of light pollution is inevitable in the normal operation of trough solar thermal power station.The causes and the effects of the light pollution on human and environments are analyzed in the paper. In the stages of site selection and operation of trough solar power station，effective light pollution prevention and control measures are put forward respectively，which provides a certain reference basis for light pollution prevention and control of trough solar power station in the future.

Key words：Trough solar;Light pollution;Prevention measures

光污染是指過量的光輻射對人類生產(chǎn)、生活以及生態(tài)環(huán)境造成不良影響的現(xiàn)象[1]。光污染對人類健康影響主要表現(xiàn)在損害眼睛，誘發(fā)癌癥，產(chǎn)生不利情緒等方面;對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在由光污染引發(fā)的生態(tài)問題。槽式太陽能熱電站是指利用反射太陽光加熱導熱介質進行熱交換，從而實現(xiàn)發(fā)電目的的電站，因此，熱電站正常運行情況下會不可避免的產(chǎn)生光污染問題。

1 槽式太陽能熱發(fā)電工藝

1.1 發(fā)電系統(tǒng)簡介

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，也簡稱為槽式鏡像系統(tǒng)。它是將多個槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列，聚焦太陽直射光，加熱真空集熱管里面的工質，產(chǎn)生高溫，再通過換熱設備加熱水產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，驅動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電的系統(tǒng)。槽式熱發(fā)電技術優(yōu)點為可以根據(jù)不同應用要求，靈活的采用串聯(lián)和并聯(lián)的方法，得到不同單機容量的機組，因此，是目前應用最多的一種形式，技術成熟度較高[2]。槽式太陽能熱發(fā)電工藝如圖1所示。

1.2 光熱工作單元簡介

槽式集熱器將太陽光匯聚在焦線上，在焦線上安裝真空集熱管吸收聚焦后的太陽輻射能。真空集熱管里的導熱油被加熱后，流經(jīng)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)加熱水產(chǎn)生過熱蒸汽，然后驅動蒸汽輪機發(fā)電或至儲熱系統(tǒng)儲熱。集熱回路對太陽進行一維跟蹤，集熱器的聚光比約在60～80之間。

真空集熱管由內(nèi)部的不銹鋼管和外層的玻璃管組成，在玻璃管和鋼管之間抽真空，減少高溫狀態(tài)下的散熱損失，不銹鋼管的外表面鍍有選擇性吸收涂層，外層的透明蓋層鍍有減反膜，增加玻璃的透光率。

集熱器單元由拋物型鏡面及其扭矩框、支撐結構組成，單個集熱器單元由30面反射內(nèi)鏡和30面反射外徑構成槽型拋物面，反射鏡固定在鋼結構構成的扭矩框上。每個集熱器單元上有6個真空集熱管[3]。集熱器單元示意如圖2所示。

2 槽式太陽能熱電站的光污染影響

槽式太陽能熱電站集熱場主要采用反射鏡聚焦于集熱管吸熱。正常運行時，集熱管聚集光線，會產(chǎn)生光的反射、折射、散射等現(xiàn)象，故集熱管是引發(fā)光污染的主要部件。對于反射鏡面，由于光線絕大部分被反射到集熱管，故由反射鏡面引發(fā)的光污染較輕。由槽式太陽能熱電站引發(fā)的光污染，對站址附近的人群及鳥類等產(chǎn)生的影響，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

2.1 對鳥類生存的影響

由于光是影響鳥類行為的重要因素，光污染對鳥類行為也會有許多不良影響。許多鳥類不僅靠光照確定生活節(jié)律，同樣依據(jù)光線辨別方向。槽式太陽能發(fā)電裝置產(chǎn)生的強光，會嚴重影響了候鳥飛行辨別方向的能力。對于飛入槽式太陽能裝置附近的鳥類，強光會導致其眩暈并傷害了其視力與判斷能力，太陽能裝置周圍的高溫會致使鳥類灼傷而嚴重情況會導致其死亡。此外，強光會使鳥受刺激產(chǎn)生異常的舉動，例如會出現(xiàn)眾多的鳥類直擊地面或者成群鳥類接連沖撞熱電站的設備等情況。

2.2 對人類健康的影響

相關研究表明，人眼長時間受強光刺激，會引發(fā)視網(wǎng)膜水腫、模糊，嚴重的會破壞視網(wǎng)膜上的感光細胞，致使視力受損，還使人頭昏心煩，甚至發(fā)生失眠、食欲下降、情緒低落、身體乏力等類似神經(jīng)衰弱的癥狀[4-5]。光照越強，時間越長，對眼睛的刺激就越大。槽式太陽能發(fā)電裝置產(chǎn)生的強光，會引起人的頭痛、疲勞、行為能力下降，增加壓力和焦慮。槽式太陽能發(fā)電站產(chǎn)生的強光，不僅有損人的生理功能，而且對人的心理也有影響，會誘發(fā)癌癥，產(chǎn)生不利情緒。

2.3 對電站周圍交通安全的影響

槽式太陽能熱電站運行期，集熱器聚光反射鏡組件會對周圍區(qū)域尤其是場區(qū)附近交通道路上行駛車輛造成光污染影響。駕駛員眼睛受到強光照射會出現(xiàn)短暫性失明，極易引發(fā)交通事故，造成人身傷害。

3 槽式太陽能熱電站的光污染治理措施

3.1 對槽式太陽能熱電站的合理選址

在槽式太陽能熱電站選址階段，應掌握擬建站址附近鳥類的活動遷徙路線與活動區(qū)域。站址選擇時應盡量避免位于鳥類遷徙通道上，避開鳥類集中覓食場、飲水場，以降低對鳥類生存的影響。此外，應征求當?shù)匾?guī)劃部門、交通部門及生態(tài)環(huán)境保護部門的意見，熱電站選址要遠離集中居民區(qū)，遠離現(xiàn)有的主要交通干線及其他特殊要求保護的區(qū)域，降低熱電站建設對當?shù)鼐用窦吧鷳B(tài)環(huán)境的影響。

3.2 建立健全的檢測與防治措施

針對槽式太陽能發(fā)電站的規(guī)模，對槽式太陽能產(chǎn)生的光強等級進行相應評估，確定光污染等級以及光污染的影響范圍。在該影響范圍內(nèi)，可安裝驅鳥裝置，盡量讓鳥類避開該區(qū)域;同時在該區(qū)域內(nèi)安裝監(jiān)控設備并加強人員巡視，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有鳥類誤入該區(qū)域，及時進行驅趕，最大程度的減少對鳥類的影響。

對槽式太陽能發(fā)電站作業(yè)區(qū)的工作人員要進行定期培訓，加強安全作業(yè)教育，強化作業(yè)人員安全意識。并要求作業(yè)人員要認真穿戴護目鏡、防護服，減少在作業(yè)過程中強光產(chǎn)生的危害。此外，可在槽式太陽能發(fā)電站與居民區(qū)之間的合理位置設置遮光裝置，減少光污染對電站周邊居民的影響。

3.3 合理規(guī)劃電站的交通道路

槽式太陽能熱電站建設完工后，應合理規(guī)劃熱電站周邊新建道路?？煽紤]在靠近太陽能熱電站的道路一側安裝遮光板等防眩設施，并在汽車行駛區(qū)域采取設置提示與警示牌等防范措施，防止熱電站光污染引發(fā)交通事故。

4 結論

槽式太陽能熱電站產(chǎn)生的光污染問題已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關注，本文分析了槽式太陽能熱電站產(chǎn)生光污染的原因以及光污染對人和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。在槽式太陽能電站選址階與運行階段，分別提出了有效的光污染防治措施，為今后槽式太陽能熱電站光污染防治提供了一定的參考依據(jù)。

參考文獻

[1]陳思禮.光污染對環(huán)境與健康的影響[J].中國熱帶醫(yī)學，2007，7（6）：1005-1009.

[2]楊啟岳，趙敏，周鑫發(fā)，林巍，張麗麗.熱泵與太陽能利用技術[M]杭州：浙江大學出版社，2015.

[3]內(nèi)蒙古電力勘測設計院有限責任公司.內(nèi)蒙古烏拉光熱太陽能熱發(fā)電項目可研說明書[R].內(nèi)蒙古：2019.

[4]魏會學.環(huán)保太陽能引發(fā)的光污染事件[J].城市開發(fā)，2012（13）：48-49.

[5]史敬軍.太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的污染及其防治[J].廣東化工，2014，41（19）：123-124.

收稿日期：2019-11-17

作者簡介：杜樂（1984-），男，碩士研究生，工程師，研究方向為火電廠及輸變電工程環(huán)境影響評價工作。