槽式太陽(yáng)能熱電站光污染問題分析

杜樂 劉慧

摘要：槽式太陽(yáng)能熱電站正常運(yùn)行情況下會(huì)不可避免地產(chǎn)生光污染問題。本文分析了槽式太陽(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)生的影響。在槽式太陽(yáng)能電站選址階與運(yùn)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(yáng)能熱電站光污染防治提供了一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：槽式太陽(yáng)能;光污染;防治措施

中圖分類號(hào)：X502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(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(duì)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(yáng)能熱電站是指利用反射太陽(yáng)光加熱導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的的電站，因此，熱電站正常運(yùn)行情況下會(huì)不可避免的產(chǎn)生光污染問題。

1 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電工藝

1.1 發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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

1.2 光熱工作單元簡(jiǎn)介

槽式集熱器將太陽(yáng)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(yáng)輻射能。真空集熱管里的導(dǎo)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(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電或至儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱。集熱回路對(duì)太陽(yáng)進(jìn)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(jié)構(gòu)組成，單個(gè)集熱器單元由30面反射內(nèi)鏡和30面反射外徑構(gòu)成槽型拋物面，反射鏡固定在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成的扭矩框上。每個(gè)集熱器單元上有6個(gè)真空集熱管[3]。集熱器單元示意如圖2所示。

2 槽式太陽(yáng)能熱電站的光污染影響

槽式太陽(yáng)能熱電站集熱場(chǎng)主要采用反射鏡聚焦于集熱管吸熱。正常運(yùn)行時(shí)，集熱管聚集光線，會(huì)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(duì)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(yáng)能熱電站引發(fā)的光污染，對(duì)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(gè)方面：

2.1 對(duì)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(duì)鳥類行為也會(huì)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(yáng)能發(fā)電裝置產(chǎn)生的強(qiáng)光，會(huì)嚴(yán)重影響了候鳥飛行辨別方向的能力。對(duì)于飛入槽式太陽(yáng)能裝置附近的鳥類，強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致其眩暈并傷害了其視力與判斷能力，太陽(yáng)能裝置周圍的高溫會(huì)致使鳥類灼傷而嚴(yán)重情況會(huì)導(dǎo)致其死亡。此外，強(qiáng)光會(huì)使鳥受刺激產(chǎn)生異常的舉動(dòng)，例如會(huì)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(shè)備等情況。

2.2 對(duì)人類健康的影響

相關(guān)研究表明，人眼長(zhǎng)時(shí)間受強(qiáng)光刺激，會(huì)引發(fā)視網(wǎng)膜水腫、模糊，嚴(yán)重的會(huì)破壞視網(wǎng)膜上的感光細(xì)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(qiáng)，時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)眼睛的刺激就越大。槽式太陽(yáng)能發(fā)電裝置產(chǎn)生的強(qiáng)光，會(huì)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(yáng)能發(fā)電站產(chǎn)生的強(qiáng)光，不僅有損人的生理功能，而且對(duì)人的心理也有影響，會(huì)誘發(fā)癌癥，產(chǎn)生不利情緒。

2.3 對(duì)電站周圍交通安全的影響

槽式太陽(yáng)能熱電站運(yùn)行期，集熱器聚光反射鏡組件會(huì)對(duì)周圍區(qū)域尤其是場(chǎng)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(qiáng)光照射會(huì)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(yáng)能熱電站的光污染治理措施

3.1 對(duì)槽式太陽(yáng)能熱電站的合理選址

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

3.2 建立健全的檢測(cè)與防治措施

針對(duì)槽式太陽(yáng)能發(fā)電站的規(guī)模，對(duì)槽式太陽(yáng)能產(chǎn)生的光強(qiáng)等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)評(píng)估，確定光污染等級(jí)以及光污染的影響范圍。在該影響范圍內(nèi)，可安裝驅(qū)鳥裝置，盡量讓鳥類避開該區(qū)域;同時(shí)在該區(qū)域內(nèi)安裝監(jiān)控設(shè)備并加強(qiáng)人員巡視，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有鳥類誤入該區(qū)域，及時(shí)進(jìn)行驅(qū)趕，最大程度的減少對(duì)鳥類的影響。

對(duì)槽式太陽(yáng)能發(fā)電站作業(yè)區(qū)的工作人員要進(jìn)行定期培訓(xùn)，加強(qiáng)安全作業(yè)教育，強(qiáng)化作業(yè)人員安全意識(shí)。并要求作業(yè)人員要認(rèn)真穿戴護(hù)目鏡、防護(hù)服，減少在作業(yè)過程中強(qiáng)光產(chǎn)生的危害。此外，可在槽式太陽(yáng)能發(fā)電站與居民區(qū)之間的合理位置設(shè)置遮光裝置，減少光污染對(duì)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(yáng)能熱電站建設(shè)完工后，應(yīng)合理規(guī)劃熱電站周邊新建道路。可考慮在靠近太陽(yáng)能熱電站的道路一側(cè)安裝遮光板等防眩設(shè)施，并在汽車行駛區(qū)域采取設(shè)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(jié)論

槽式太陽(yáng)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(guān)注，本文分析了槽式太陽(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)生的影響。在槽式太陽(yáng)能電站選址階與運(yùn)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(yáng)能熱電站光污染防治提供了一定的參考依據(jù)。

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收稿日期：2019-11-17

作者簡(jiǎn)介：杜樂（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)工作。