公路太阳能发电的环境影响综述及发展对策
Environmental Impact Review and Development Strategies of Solar Power in Highway
针对公路太阳能发电带来的环境影响,综述了公路太阳能发电技术应用的减排效益及其对生态、微气候等环境的影响,并重点结合公路行业技术发展问题提出了对策。结果表明,光伏电池的内耗能、能量偿还期、能耗回收比等指标值差异大,光伏较化石燃料发电仍可大幅减少碳排放,公路行业对各种太阳能技术适用性、生命周期评价方法等仍缺乏相关研究,行业应用的混合光伏、电能储用等技术还缺少适用评价指南;太阳能电站建设与运营会造成迁徙鸟类、偏振敏感性昆虫等死亡,针对公路光伏扩展对相关类群影响的研究仍旧缺乏;太阳能电站建设会改变地表风场、降水、温度等气象条件,对地表植被、水土流失、土壤稳定性与“热岛”效应等产生影响,当前在公路光伏设施建设水土保持方面开展了少量研究,但还缺乏关于公路光伏对坡面风蚀、风荷载及稳定性的影响评估与缓解方法的研究;光伏会改变太阳光照与反射,产生光污染,仍缺乏对驾驶员视觉舒适度的影响评价与缓解方法的研究,光伏减反射膜、防眩膜等新技术的推广也不足。基于公路与太阳能设施的叠加环境影响,从完善公路太阳能发电全生命周期评价方法指南,强化设备选型与协同技术优化等方面,提出了公路太阳能发电技术应用的环境保护路线、管理与技术对策。
In response to the environmental impact of highway solar power plants, this paper summarizes the emission reduction benefits of solar power development in highway, the impact of solar power facilities on ecological and microclimate environment, etc., and puts forward strategies based on the conflicts of highway and solar power development. The results indicate that there are great differences for indicators such as embedded energy, energy payback time, and energy returned on invested for different photovoltaic modules, while photovoltaic power can still reduce carbon emissions greatly compared to fossil fuel power. There is seldom research carried out on the applicability of different solar technology and methods of Life Cycle Assessment (LCA) in highway and still lack of available methodology guidelines for technologies used in highway, including hybrid photovoltaic, electric energy storage and use etc. The construction and operation of solar power plants can cause the death of migratory birds, polarotactic insects, and other species, while there is still lack of research on the dual influence of highway and photovoltaics expansion on these taxa. Photovoltaic panels change surface wind fields, precipitation, temperature, and other meteorological condition, affecting on surface vegetation and soil erosion, soil stability, and "heat island" effect. A few research has been conducted on soil and water conservation for highway photovoltaic facilities construction, and there is lack of evaluation and mitigation methods for slope wind erosion, wind load, and stability combined with highway photovoltaic construction. Photovoltaics can change solar reflections, resulting in light pollution, while there is still lack of research on visual comfort of drivers, and the application and development of new technologies such as antireflection and anti-glare coating glass for photovoltaic modules are insufficient in highway. Based on the dual environmental impact of highways and solar facilities, this paper proposes environmental protection routes, management and technical strategies for the application of highway solar power from the aspects of developing methodology guidelines for LCA of highway photovoltaics, strengthening the selection and collaborative optimization of equipment, etc.
公路 / 太阳能设施 / 光伏 / 环境影响 / 生态系统 / 微气候 / 生命周期评价
highway / solar facilities / photovoltaic / environmental impact / ecological system / micro-climate / Life Cycle Assessment(LCA)
| [1] |
交通运输部公路局. 绿色公路建设技术指南[M]. 北京: 人民交通出版社股份有限公司, 2020.
|
| [2] |
学庸. 高速公路上的光伏系统[J]. 太阳能, 1993(2):21.
|
| [3] |
王强, 徐德林. 高等级公路应急电话太阳电池光伏电源系统的设计[J]. 建设科技, 2003(5):47-48.
|
| [4] |
刘东洋. 太阳能光伏供电在高速公路监控中的应用探析[J]. 科技创新与应用, 2015(25):253.
|
| [5] |
田盟刚. 高速公路隧道太阳能供电系统设计与研究[D]. 西安: 长安大学, 2012.
|
| [6] |
陈嘉璇, 张玉坤, 张文, 等. 高速公路光伏收费站设计——以山西省太原地区高速公路收费站为例[J]. 建筑节能, 2017, 45(9):19-24.
|
| [7] |
李建, 蓝章礼, 王裕先, 等. 高速公路绿化带光伏智能灌溉系统设计与实现[J]. 节水灌溉, 2014(7):79-82.
|
| [8] |
简丽, 杨艳刚, 李振洋. 分布式太阳能光伏并网发电在高速公路服务区的应用效果研究[J]. 公路, 2017, 62(2):210-213.
|
| [9] |
陈春红. 高速公路服务区停车场储能式充电站的解决方案[J]. 公路, 2017, 62(7):241-243.
|
| [10] |
沈恂达. 太阳能(高速)公路综述[J]. 中国交通信息化, 2015(5):125-132.
|
| [11] |
梁森, 李烜, 常园园, 等. 可调光伏太阳能声屏障[J]. 噪声与振动控制, 2009, 29(3):66-68.
|
| [12] |
杨鹏浩, 陈诗璇, 肖建伟. 高速公路边坡太阳能研究现状及发展展望综述[J]. 科技与创新, 2020(17):19-21.
|
| [13] |
梁有伟, 胡志坚, 陈允平. 分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J]. 电网技术, 2003(12):71-75.
|
| [14] |
|
| [15] |
苏剑, 周莉梅, 李蕊. 分布式光伏发电并网的成本/效益分析[J]. 中国电机工程学报, 2013, 33(34):50-56.
|
| [16] |
湖北省交通投资集团. 湖北:百个高速公路沿线光伏发电站并网[EB/OL]. (2018-12-04) [2023-04-20]. https://www.in-en.com/article/html/energy-2275869.shtml.
|
| [17] |
雷乃金, 卢道勇, 戴德江, 等. 风光互补型公路隧道智能照明系统在高速公路隧道上的应用研究[J]. 湖南交通科技, 2018, 44(1):157-161.
|
| [18] |
张俊. “源-网-荷-储”智慧能源微电网在高速公路建筑物上的应用研究[J]. 中国高新科技, 2020(17):103-106.
|
| [19] |
谢朋朋. 风光互补供电系统在高速公路外场监控中的应用研究[J]. 湖南交通科技, 2009, 35(3):208-212.
|
| [20] |
李根森, 张娅春. 山地并网光伏电站道路设计要点概述[J]. 太阳能, 2017(10):24-27.
|
| [21] |
邢晓光, 贾志军, 王淮亮, 等. 河北省光伏发电项目水土流失特点及防治措施分析[J]. 中国水土保持, 2014(8):20-21.
|
| [22] |
曹亮, 吴永忠, 王世峰. 地面光伏电站不同阵列基础类型对水土流失的影响[J]. 中国水土保持, 2014(11):34-36.
|
| [23] |
周波, 柴亚凡. 戈壁荒漠区风电及光伏发电工程水土流失特征的对比分析[J]. 水土保持通报, 2014, 34(6):140-145.
|
| [24] |
王喜君, 何有华, 王立明, 等. 河西走廊地区光伏电场雨水集蓄技术研究[J]. 人民黄河, 2020, 42(8):73-76,82.
|
| [25] |
|
| [26] |
|
| [27] |
|
| [28] |
江华. 未来光伏发电技术的发展趋势预测[J]. 太阳能, 2022(1):5-13.
|
| [29] |
|
| [30] |
林昇华, 张景, 艾玲, 等. 光伏玻璃减反射膜的研究进展[J]. 材料导报, 2019, 33(21):3588-3595.
|
| [31] |
|
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
|
| [35] |
谢泽琼, 马晓茜, 黄泽浩, 等. 太阳能光伏发电全生命周期评价[J]. 环境污染与防治, 2013, 35(12):106-110.
|
| [36] |
|
| [37] |
|
| [38] |
|
| [39] |
|
| [40] |
|
| [41] |
|
| [42] |
|
| [43] |
|
| [44] |
|
| [45] |
|
| [46] |
|
| [47] |
周茂荣, 王喜君. 光伏电站工程对土壤与植被的影响——以甘肃河西走廊荒漠戈壁区为例[J]. 中国水土保持科学, 2019, 17(2):132-138.
|
| [48] |
李少华, 高琪, 王学全, 等. 光伏电厂干扰下高寒荒漠草原区植被和土壤变化特征[J]. 水土保持学报, 2016, 30(6):325-329.
|
| [49] |
李群, 刘艳慧, 余航, 等. 光伏电站发电板雨水收集模拟试验研究[J]. 人民长江, 2018, 49(1):39-43.
|
| [50] |
陈曦, 高永, 娜仁格日勒, 等. 风场及光伏电场配置对阵列风沙结构影响的模拟分析[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(8):68-76.
|
| [51] |
陈曦, 高永, 翟波, 等. 沙区光伏电场的风沙流输移特征[J]. 干旱区研究, 2019, 36(3):684-690.
|
| [52] |
|
| [53] |
|
| [54] |
|
| [55] |
靳忠福. 光伏发电在城市轨道交通中的应用及其关键技术[J]. 城市轨道交通研究, 2020, 23(12):186-188.
|
| [56] |
彭志刚. 光伏建筑一体化在城市应用中光反射问题的探讨[J]. 上海节能, 2010(2):22-25.
|
| [57] |
宫盛男, 张玉坤, 张睿, 等. 城市道路光伏发电的声环境影响研究[J]. 建筑节能, 2017, 45(11):88-94.
|
| [58] |
宫盛男, 张玉坤, 韩丹, 等. 道路光伏发电对道路光环境的影响研究[J]. 建筑节能, 2017, 45(6):83-89.
|
| [59] |
|
| [60] |
|
| [61] |
|
| [62] |
|
| [63] |
杨丽薇, 高晓清, 吕芳, 等. 光伏电站对格尔木荒漠地区太阳辐射场的影响研究[J]. 太阳能学报, 2015, 36(9):2160-2166.
|
| [64] |
|
| [65] |
高晓清, 杨丽薇, 吕芳, 等. 光伏电站对格尔木荒漠地区空气温湿度影响的观测研究[J]. 太阳能学报, 2016, 37(11):2909-2915.
|
| [66] |
殷代英, 马鹿, 屈建军, 等. 大型光伏电站对共和盆地荒漠区微气候的影响[J]. 水土保持通报, 2017, 37(3):15-21.
|
| [67] |
|
| [68] |
|
| [69] |
|
| [70] |
李培都, 高晓清. 光伏电站对生态环境气候的影响综述[J]. 高原气象, 2021, 40(3):702-710.
|
| [71] |
李芬, 杨勇, 赵晋斌, 等. 光伏电站建设运行对气候环境的能量影响[J]. 气象科技进展, 2019, 9(2):71-77.
|
| [72] |
|
| [73] |
|
| [74] |
|
| [75] |
杨若婷, 牛清河, 屈建军, 等. 青海共和盆地固定支架式光伏阵列对阵列内风场的影响[J]. 中国沙漠, 2002, 42(5):114-121.
|
| [76] |
熊德敏, 陈旭平. 两种公路照明用太阳能接收装置的经济性分析[J]. 价值工程, 2010, 29(19):127-129.
|
| [77] |
|
| [78] |
|
| [79] |
|
| [80] |
肖尧, 陈烁, 乔旭升, 等. 溶胶-凝胶法制备光学减反射膜的研究进展[J]. 材料科学与工程学报, 2016, 34(5):836-842.
|
| [81] |
|
| [82] |
|
| [83] |
黄慧华, 朱嘉琦, 彭晓宏. 水性聚氨酯防眩光涂料的制备与表征[J]. 功能材料, 2017, 48(8):8129-8134.
|
| [84] |
|
| [85] |
|
| [86] |
|
/
| 〈 |
|
〉 |