「碳案」第十四期，我們來到位于青藏高原的青海共和縣塔拉灘。十年間，這裏陸續安裝起超過 700 萬塊光伏闆，成爲全球裝機容量最大的光伏發電園區。光伏園不僅能治沙、發電，還成爲一個大型牧場，養了一群 " 光伏羊 "。" 闆上發電，闆下放羊 " 的生态如何形成？太陽能和黃河水又是如何夢幻聯動的？請随 36 碳的腳步一探究竟。
文 | 呂雅甯
編輯 | 蘇建勳
在海拔近 3000 米的青藏高原腹地中，青海省海南藏族自治州共和縣内，有一片名爲 " 塔拉灘 " 的山間盆地。
" 塔拉 " 一詞源于蒙古語系，意爲灘地草原。光看名字，這應是一片遼闊壯麗的草原，但多年前卻并非如此。昔日的塔拉灘隻有兩樣東西：熾熱烈日和漫天沙塵。
上世紀 50 年代起，當地通過構築沙障、建設防護林等工作，讓沙漠化土地面積的占比從 90% 以上，降到約 10%。
近年，光伏産業成爲另一劑新藥。
" 灘大風大太陽大 " 的地理條件可以轉變爲光伏的資源優勢。塔拉灘從 2011 年開始發展光伏産業，逐步建起我國首個千萬千瓦級太陽能發電基地。
從最初的 77.9 平方公裏建設至今，塔拉灘光伏基地的總面積已達 609.6 平方公裏，甚至相當于一個新加坡的國土面積。
也許是無心插柳柳成蔭，當地人本計劃在戈壁灘上建一個光伏電站，最終還收獲了一片青青牧場，形成" 闆上發電，闆下放羊 "特殊生态。
依托附近的龍羊峽水電站，塔拉灘還研發了獨具特色的" 水光互補 "協調技術，将光伏發電接入水電站，用水電調節光伏的波動性，解決光伏 " 靠天吃飯 " 的問題。二者相輔相成 " 打捆 " 輸出更安全穩定的電力，在青藏高原的水與光之間上演了一場夢幻聯動。
2022 年，海南州光伏産業園創下吉尼斯世界紀錄，成爲 " 最大裝機容量的光伏發電園區 "，累計發電量突破 500 億千瓦時，還同時創下 " 世界最大裝機容量的水光互補發電站 " 紀錄。
昔日的不毛之地，如今成爲一片與自然共生的光伏藍海。在青藏高原的塔拉灘，這裏有利用太陽能的一萬種打開方式。
圖源：國家電投黃河公司
戈壁灘上長出一個 " 光伏牧場 "
" 進了塔拉灘，汽車三點頭；出了塔拉灘，汽車把頭搖。" 曾經來往于塔拉灘的司機口中，流傳過這樣一句順口溜。
當年穿越塔拉灘時，車不僅颠得厲害，風沙一吹還把汽車打得千瘡百孔，司機們稍不留神會吃到一嘴沙土。
由于幹旱氣候和風沙侵蝕，植被無法紮根，草場日益縮小，畜牧業更難以爲繼，牧民陸續遷出這裏。
但高海拔意味着日光高輻射，加上終年幹燥少雨，當地每天平均日照時間可達 8 個小時，每年光照時長超過 1800 個小時，原本惡劣的自然條件可以轉變爲光伏的資源優勢。
十年間，這裏陸續安裝起超過 700 萬塊光伏闆，裝機容量達到 2.2 GW，成爲全球裝機容量最大的光伏發電園區。
圖源：作者拍攝
成片的光伏闆取代了光秃秃的沙石地，可以阻擋風沙，進而減小當地風速。
另一方面，光伏闆爲土地遮擋強光直射，大大降低水分蒸發率，給草籽創造生長條件。平時清潔光伏闆的用水也會流到下方土壤中，起到灌溉作用。
與光伏園區建設前相比，園區内的風速降低了 50%，水分蒸發量減少了 30%，植被蓋度也恢複到 80% 以上。
但這同樣有兩面性，如果青草超過光伏闆，會再度影響發電效率。青草枯萎後，還容易被光伏闆折射的陽光點燃，造成安全風險。
"與其花錢雇人來割草，還不如讓牧民來這裏放羊。" 電站運維管理人員提議。
光伏電站嘗試 " 請 " 來上萬隻羊群吃草，光伏闆下的陰影适合羊群休息，羊糞又成爲天然肥料，改善土壤肥力。這群 " 光伏羊 " 每年能幫助當地牧民增收 200 多萬元。
曾遷出的牧羊人開始重返家園，他們不僅有了更多牧場，還能參與到光伏電站的日常清洗、安保運維工作中去。
闆上發電，闆下放羊。圖源：國家電投黃河公司
在塔拉灘，太陽能有一萬種解法
在光伏牧場旁，我們看到一座露天的 " 光伏博物館 "。可以明顯發現，這裏林立着形态各異的光伏産品，堪稱實體百科全書。
當下，光伏技術不斷 " 内卷 "，無論是硬件設備還是軟件算法都在快速叠代。而對于大規模百兆瓦級光伏項目，在電站設計、設備選型、數據分析等方面更需多輪實證。
即使是産品間的微小不同，當乘以龐大的數量級之後，電站性能也會出現很大差異。
2016 年，光伏園區内建起一個規模龐大的百兆瓦光伏發電戶外檢測實證平台，讓 148 種光伏主流技術、産品同台對比。實證平台由 6 個試驗區和 2 個測試平台組成，覆蓋國内外制造商的光伏組件、逆變器、支架、儲能等技術。
" 光伏博物館 "。圖源：作者拍攝
我們的車輛穿行于光伏支架的試驗區，這是最直觀能看出差異的一片區域。
支架被稱爲光伏的 " 骨架 "，其成本約占電站投資成本的 10-15%。太陽位置是随時變化的，起到角度調節功能的支架則直接影響發電效益。
" 光伏支架主要分爲固定式和跟蹤式，固定式支架中又能細分爲普通型和可調節型等，跟蹤式支架也可細分爲平單軸、斜單軸和雙軸等。" 國家電投黃河公司工作人員祁複林向 36 碳介紹。
跟蹤支架類似 " 向日葵 "，可随太陽入射角變化而調整角度，通常較固定支架可帶來 5%-35% 發電量增益。
跟蹤式支架。圖源：國家電投黃河公司
但其中仍蘊含諸多不确定性，光伏支架的角度調節，同樣是一門學問。
基于此，國家電投黃河公司和華爲展開合作，在光伏逆變器中融入 AI 算法，根據雲遮擋、雲層移動等情況，計算出支架最佳轉動角度，即便在多雨和多雲的天氣裏，也能捕捉更多光照，可以額外再提升 1.5% 的發電量，類似智能指導員的角色。
雙方還在電站運維中引入無人機和 AI 圖像識别技術，讓巡檢時間從近 2 個月縮短到 2 天，實現智能化。
目前，這裏已成爲全球品種最全、方案最多、樣本分析最權威光伏發電戶外檢測實證平台，并不斷加入新的技術驗證。
距離光伏園區不遠的地方，還有一座被稱作 " 鏡子發電站 " 的塔式光熱發電站。
3 萬面定日鏡，以同心圓的形式圍繞着中心一座 210 米高的吸熱塔。當光束 " 萬箭齊發 " 後，聚焦到中間這座吸熱塔上，加熱内部流動的熔鹽，讓熔鹽産生高溫高壓的水蒸氣，推動蒸汽輪發電機發出清潔電能。
在塔拉灘，從光伏發電到光熱發電，在數以萬計的新型技術中，我們找到了太陽能的無數種解法。伴随技術進步，這些解法還在不斷延續。
位于塔拉灘的光熱發電項目。圖源：新華社
龍羊峽谷，水與光的夢幻聯動
從衛星地圖俯瞰，沿着塔拉灘向東約 36 公裏的地方，有一片形似龍身的水庫，這裏是 " 龍羊峽 "，是黃河峽谷區第一個峽谷。
上世紀七十年代，曆經幾代人努力，當地建成一座龍羊峽水電站，成爲黃河上遊第一座大型梯級電站，有黃河 " 龍頭 " 電站之稱。
龍羊峽水電站平穩運行至今，年平均發電量 60 億千瓦時，并擁有一座庫容達 247 億立方米的水庫，相當于 1700 個杭州西湖。
如今，這裏又有了新故事。
一座是運行 40 多年的 " 元老級 " 水電站，一片是塔拉灘上新建起的光伏海，二者展開一場夢幻聯動，曆史與現代開始交融碰撞。
光伏發電 " 靠天吃飯 "，受環境影響具有間歇性和波動性。然而水力發電也存在 " 夏季豐水期、冬季枯水期 " 的季節性特點，但二者實則可以形成天然的年内互補。
這就誕生了" 水光互補 "的概念。
當太陽光照強時，用光伏發電，水電停用或者少發。當天氣變化或或夜晚的時候，通過電網調度系統自動調節水力發電。
讓光和水産生的能量相輔相成，把原本不穩定的鋸齒型光伏電源，調整爲均衡、優質、安全的平滑穩定電源。
水光互補示意圖。圖源：國家電投黃河公司
2013 年，國家電投黃河公司開始建設龍羊峽水光互補光伏電站，目前裝機總容量已達到 850 兆瓦，讓傳統能源與新能源融合起來。
" 一條 330 千伏電壓等級的輸電線，連接起塔拉灘的 " 光 " 與龍羊峽的 " 水 "，來自光伏電站的 85 萬千瓦電通過這條輸電線路，直接送到龍羊峽水電站。通過協調控制，将光伏電轉化爲虛拟水電送入電網。" 國家電投黃河公司工作人員于海青說。
龍羊峽水電站。圖源：作者拍攝
通過 " 水光互補 ", 龍羊峽水電站送出線路的年利用小時數由原來的 4621 小時，提高到 5019 小時。以水光互補電站年均約 14.94 億千瓦時的發電量計算，每年可減少二氧化碳排放約 122.66 萬噸。
于海青介紹，未來水電站附近還将建起一個大型儲能項目，這将成爲全球首個梯級電站之間水能循環利用的儲能示範項目，提供更穩定靈活的電力供應。
當地人說，青海海南州有三片藍色的 " 海洋 "： 一片是浩渺無垠的青海湖；一片是 " 黃河第一壩 " 龍羊峽水庫；一片是全世界最大的光伏藍海。
這片土地獨享大自然的天然偏愛，而當地人也正在用更智慧、更節能的科學技藝，回報這份慷慨饋贈。
