從空中俯瞰鄂爾多斯高原北緣，一條400公里長(zhǎng)的沙漠橫亙于此，將黃河“幾”字彎內(nèi)蒙古段南岸截?cái)唷＿@里是總面積約1.39萬(wàn)平方公里的中國(guó)第七大沙漠，也是距北京最近的沙漠——庫(kù)布齊沙漠。
在蒙古語(yǔ)里，庫(kù)布齊意為“弓上的弦”。然而數(shù)百年來(lái)，這把弦的旋律始終被困在呼嘯的風(fēng)沙聲里，只剩下暗啞的音符。
這里曾是中國(guó)荒漠化最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。地處庫(kù)布齊沙漠的達(dá)拉特旗流傳著這樣一首歌謠：“風(fēng)起明沙到處流，沙壓房子人搬走。沙蓬窩窩沙蔥菜，養(yǎng)活一代又一代。”沙進(jìn)人退，似乎是達(dá)拉特旗人的必然。
直到“光伏駿馬”的出現(xiàn)。
國(guó)家電投內(nèi)蒙古公司蒙西新能源達(dá)拉特光伏電站，是國(guó)內(nèi)最大的沙漠光伏電站。前來(lái)觀賞的游客們驚嘆其宏偉——茫茫黃沙間，19.6萬(wàn)余塊藍(lán)綠色的光伏板呈一匹飛奔駿馬的姿態(tài)排列。這是經(jīng)吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證世界上最大的光伏板圖形電站，又稱“駿馬電站”。
光伏板面根據(jù)太陽(yáng)的高度每隔一段時(shí)間自動(dòng)調(diào)整角度，便如同馬的鬃毛微微抖動(dòng)。板下植被構(gòu)成倔強(qiáng)的綠洲，將沙土牢牢鉗制。而在遠(yuǎn)處尚未修繕的地方，高低錯(cuò)落的沙丘間，狂風(fēng)吹出道道溝壑，再一遍遍被流沙填滿，復(fù)而侵蝕，不曾有片刻停息。那是這片不毛之地本來(lái)的樣子。
變化是如何發(fā)生的？
2022年9月，記者來(lái)到位于庫(kù)布齊沙漠的“駿馬電站”。站在入口處，巨大的標(biāo)語(yǔ)牌拔地而起，“金沙、藍(lán)海、綠洲”——在金色的沙漠里建起藍(lán)綠色的光伏電站，以達(dá)到真正還綠于民。這是幾代人防沙治沙與安居樂(lè)業(yè)的夢(mèng)想，此刻正在成為現(xiàn)實(shí)。
金沙
“過(guò)去這里的人做什么？……過(guò)去這里沒(méi)有人的呀。”
苗瑞軍是駿馬電站的副站長(zhǎng)。他告訴我們，五年前這里的黃沙還看不見盡頭，冬春季節(jié)沙塵肆虐，百姓也不會(huì)涉足。
2017年，為了荒漠化防治，達(dá)拉特旗開始在庫(kù)布齊沙漠謀劃建設(shè)占地10萬(wàn)畝、規(guī)模為2000兆瓦的光伏治沙項(xiàng)目。
光伏治沙，一種充滿反差感的治沙思路，核心是將發(fā)展光伏和生態(tài)治理相結(jié)合。其最主要的治沙模式是在沙漠里建生態(tài)電站。草方格沙障和固沙林在電站外圍組成防護(hù)林體系，光伏板下安裝節(jié)水滴灌設(shè)施，種植作物。
沙漠充足的日照天然適于發(fā)展光伏。其原理在于：
一方面，光伏板可以遮蔽陽(yáng)光，從而減少地表水的蒸發(fā)，同時(shí)還能夠顯著降低風(fēng)速。這些幫助地表植被恢復(fù)，新生植被反過(guò)來(lái)促進(jìn)地表固沙保水；
另一方面，原先揚(yáng)起的風(fēng)沙會(huì)影響發(fā)電量，而植被亦能減少灰塵的揚(yáng)起。因此，光伏組件板看似只是阻隔了陽(yáng)光直射，實(shí)則對(duì)荒漠化治理產(chǎn)生多贏效果。
2018年6月，達(dá)拉特光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)跑基地動(dòng)工，板上發(fā)電，板下修復(fù)，板間種植。當(dāng)時(shí)，建站不僅需要克服當(dāng)?shù)仡l發(fā)的沙塵暴天氣，由于當(dāng)?shù)厣城鸶叨炔坏龋€必須將這些沙丘推到100米的高度內(nèi)、彼此落差不能超過(guò)5米才能開始打樁。期間困難重重，不過(guò)，2018年底，電站仍舊實(shí)現(xiàn)一次性全容量并網(wǎng)發(fā)電。
國(guó)家電投內(nèi)蒙古公司蒙西新能源達(dá)拉特光伏電站安全專工李帥錕告訴記者，駿馬電站屬于大型光伏基地，由于電站在建設(shè)規(guī)劃時(shí)就考慮到了消納問(wèn)題，所以并不愁消納。“電站所發(fā)的電力都將送往附近的達(dá)拉特經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，實(shí)現(xiàn)就近消納。”
國(guó)家電投內(nèi)蒙古公司副總經(jīng)理李國(guó)儉介紹，自投運(yùn)以來(lái)，項(xiàng)目已累計(jì)輸出綠電23.12億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤76萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放185萬(wàn)噸。
這是一種全新的產(chǎn)業(yè)模式。國(guó)家電投內(nèi)蒙古公司蒙西新能源總經(jīng)理張利華表示，除了在光伏陣列間種植紫穗槐、黃芪等經(jīng)濟(jì)林，在光伏板下種植沙生灌草植物，實(shí)現(xiàn)防風(fēng)固沙和生態(tài)修復(fù)之外，光伏場(chǎng)區(qū)還著力實(shí)施“光伏發(fā)電＋沙漠治理＋生態(tài)修復(fù)＋農(nóng)林種植＋旅游觀光”等支撐的“沙漠經(jīng)濟(jì)先導(dǎo)區(qū)”建設(shè)。
對(duì)當(dāng)?shù)鼐用駚?lái)說(shuō)，他們除了可以獲得土地租賃的費(fèi)用，還可以從電站發(fā)展的農(nóng)牧業(yè)中獲得報(bào)酬。
根據(jù)2021年的官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，庫(kù)布齊沙漠已累計(jì)治沙1.6萬(wàn)畝，植被覆蓋率已達(dá)到了53%，曾經(jīng)被稱為“懸在首都上空的一盆沙”的場(chǎng)景不再。據(jù)聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)顯示，庫(kù)布齊生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目創(chuàng)造了近18億美元的價(jià)值。
這些數(shù)字背后并不總是意味著奇跡和順利。“一開始種的經(jīng)濟(jì)作物棗就沒(méi)有成活，幾乎都死了。”苗瑞軍有點(diǎn)惋惜，“所以后來(lái)我們吸取了教訓(xùn)，第二期改種這樣的沙漠植物。”
他指著地上成片的紫穗槐，這種耐寒、耐旱、對(duì)土壤要求不高的落葉灌木如今在光伏陣列間幾乎隨處可見。順其視線望過(guò)去，夏末，附近的草叢已經(jīng)開始變白，正午時(shí)陽(yáng)光酷烈，難掩蕭瑟之意。
羅馬不是一天建成，何況是在沙漠里建綠洲。
藍(lán)海
最大的困難，來(lái)自光伏板需要在沙漠的惡劣環(huán)境里穩(wěn)定運(yùn)行，這意味著設(shè)備要耐旱、耐高溫、耐風(fēng)沙，以及盡可能地減少人力運(yùn)維成本——沙地不便行車。即使是最簡(jiǎn)單的巡檢工作，也有賴于人力徒步完成。
風(fēng)沙的威脅則更可怕。沙粒會(huì)遮擋組件，降低發(fā)電效率。組件表面存在分布不均勻的沙粒，極易導(dǎo)致熱斑效應(yīng)，除了會(huì)使其光伏轉(zhuǎn)換效率急劇下降，嚴(yán)重時(shí)還成為負(fù)載吸收系統(tǒng)功率并生熱，威脅系統(tǒng)正常運(yùn)行，影響整體穩(wěn)定性。
苗瑞軍說(shuō)，在這樣的前提下，駿馬電站采用了華為智能光伏解決方案。包括智能組串式逆變器、電力載波通信（PLC，Power Line Communication，工業(yè)上的可編程邏輯控制器）、智能IV（功率）診斷、智能光伏管理系統(tǒng)等產(chǎn)品和技術(shù)，達(dá)到光伏電站智能化發(fā)電和運(yùn)維。
逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心，主要用于將光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)所需的交流電，穩(wěn)定電流的波形，滿足并網(wǎng)的需求，還能監(jiān)測(cè)和收集數(shù)據(jù)及下達(dá)指令，起到“神經(jīng)中樞”的作用。
華為以做通訊基站業(yè)務(wù)起家，在環(huán)境惡劣的偏遠(yuǎn)地區(qū)架設(shè)基站時(shí)，穩(wěn)定的電力供應(yīng)是前提，在這種情況下，華為積累了通信電源業(yè)務(wù)，逆變器是電源管理的核心設(shè)備，逆變器技術(shù)的積累也成為華為后來(lái)進(jìn)入光伏賽道的契機(jī)。
在當(dāng)時(shí)來(lái)看，這條賽道優(yōu)缺點(diǎn)明顯。中國(guó)是全球最大的光伏生產(chǎn)國(guó)之一，雖然競(jìng)爭(zhēng)者眾，但少有公司掌握了逆變器的核心軟件技術(shù)。
華為主攻組串式逆變器。這是一個(gè)主動(dòng)選擇的結(jié)果——與另一大技術(shù)路線集中式逆變器相比，該類型產(chǎn)品雖然成本更高，但當(dāng)組件被陰影遮擋或發(fā)生故障時(shí)，受影響的發(fā)電量少，陣列失配損失更小，也更容易排除故障，從而降低運(yùn)維成本。
優(yōu)勢(shì)在極端條件下被放大了。對(duì)集中式逆變器來(lái)說(shuō)，給逆變器散熱，往往依賴人工操作開關(guān)防塵門，一旦發(fā)生故障用于排查就需要一周的時(shí)間。然而，目前采用華為組串式逆變器的整個(gè)駿馬電站正式工作人員只有20多人，卻能支持整個(gè)電站的運(yùn)維。
據(jù)記者了解，在駿馬電站使用的華為組串式逆變器解決方案，采用了多路MPPT設(shè)計(jì)（Maximum Power Point Tracking，這是一種通過(guò)調(diào)節(jié)電氣模塊的工作狀態(tài)，使光伏板能夠輸出更多電能的電氣系統(tǒng)），較傳統(tǒng)集中式逆變器，可帶來(lái)更多發(fā)電量；華為無(wú)易損件、自然散熱。引入監(jiān)控設(shè)備、通信設(shè)備、云計(jì)算中心，遠(yuǎn)程便可監(jiān)測(cè)光伏部件的運(yùn)行情況，提升光伏運(yùn)維效率和經(jīng)濟(jì)效益。
逆變器從一個(gè)無(wú)聲的設(shè)備，變得可感知、可分析、可傳輸。“像智能IV診斷技術(shù)的應(yīng)用，可以像CT掃描一樣快速了解電站健康狀況。”苗瑞軍稱。
更重要的是，通訊信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及芯片和軟件能力，這些構(gòu)成智能光伏解決方案的核心競(jìng)爭(zhēng)力并不是空中樓閣，而是來(lái)自此前華為在通訊業(yè)務(wù)上的積累。這意味著能力可遷移復(fù)用，成本并沒(méi)有提高。
因此，也就有了可以被大規(guī)模推廣的可能。
在甘肅、在寧夏，光伏治沙作為因地制宜的發(fā)展思路，正在被廣泛應(yīng)用。2022年初，《以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地規(guī)劃布局方案》（下稱《方案》）落地。該《方案》計(jì)劃，以庫(kù)布齊、烏蘭布和、騰格里、巴丹吉林沙漠為重點(diǎn)，以其他沙漠和戈壁地區(qū)為補(bǔ)充，綜合考慮采煤沉陷區(qū)，規(guī)劃建設(shè)大型風(fēng)電光伏基地。到2030年，建設(shè)規(guī)劃風(fēng)光基地總裝機(jī)規(guī)模4.55億千瓦。
截至2020年底，華為智能光伏解決方案累計(jì)應(yīng)用于160GW光伏電站，累計(jì)生產(chǎn)了3000億度綠電，減少二氧化碳排1.48億噸，相當(dāng)于種植了2億多棵樹。
如今，在庫(kù)布齊沙漠里，光伏組件陣列形成了堅(jiān)固的屏障，仿佛為這片來(lái)之不易的平靜和綠色，穿上鎧甲。
人力和毅力一直是治沙的根基，技術(shù)的迭代則提供了系統(tǒng)的路徑。
綠洲
龍龍餐館，一家距離電站步行十來(lái)分鐘便可到達(dá)的路邊館子。
“自助餐20塊一人管飽”，紅色招牌上的一行白字格外誘人。每到飯點(diǎn)，這里擠滿了在電站務(wù)工的工友們。身材高挑的龍哥在一桌桌客人之間輕巧地穿梭——“又來(lái)了？””今天挺早“”喝酒不？”——盡管他和其他客人一樣身穿國(guó)家電投的灰色工裝，但他同時(shí)也是餐館的主人。
“主要是這附近來(lái)打工的人多，得讓他們有個(gè)吃飯的地兒，得吃飽。”龍哥這樣說(shuō)到餐館經(jīng)營(yíng)的初衷。
龍哥今年35歲，本地人。在經(jīng)濟(jì)落后的達(dá)拉特旗，本地的年輕人一度可不多見。為了謀生，外出打工是他們唯一的選擇。2018年以前，龍哥也是如此，他漂過(guò)很多個(gè)地方。電站的落成給了龍哥一條回家的路。
龍哥一邊在駿馬電站從事網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的工作，一邊和家人共同經(jīng)營(yíng)餐館。電站的工作一個(gè)月做20天休息10天，剩余的時(shí)間挺充裕，他還有時(shí)間打理農(nóng)活。身邊荒廢的地越來(lái)越少，和他年齡相仿的年輕人越來(lái)越多。植被在恢復(fù)，貧瘠的沙漠逐漸有了人氣，也便有了過(guò)去不曾有的生機(jī)。
當(dāng)?shù)剡€以高頭窯煤礦疏干水為水源，采取水質(zhì)提升技術(shù)，將煤礦疏干水變?yōu)榛禺a(chǎn)業(yè)用水，這些水源在沙漠里形成了美麗的湖泊——從空中俯瞰，位于庫(kù)布齊沙漠中段的恩格貝月亮湖猶如一塊碧玉鑲嵌在綠洲里。
這是前人未曾想過(guò)的奇跡。
從治沙工作開始在庫(kù)布齊沙漠進(jìn)行，迄今已經(jīng)過(guò)去了30年。上世紀(jì)90年代，中國(guó)的沙漠面積約71萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于整個(gè)青海省的大小。土地荒漠化年均擴(kuò)展面積達(dá)到了1.04萬(wàn)平方公里——這意味著每年增加130萬(wàn)個(gè)足球場(chǎng)大小的荒漠。
而根據(jù)美國(guó)波士頓大學(xué)數(shù)據(jù)：在過(guò)去近20年，全球平均綠植面積僅有2.3%的情況下，中國(guó)的綠植面積增長(zhǎng)超過(guò)10%，成為全球綠植增長(zhǎng)率最高的國(guó)家。
如今，這又是一個(gè)新的起點(diǎn)。
2020年9月22日，國(guó)家主席在75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上表示，中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和——二氧化碳等溫室氣體排放量與減排量互相抵消，凈排放為零。
如此意味著中國(guó)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)必須轉(zhuǎn)向以風(fēng)電、光伏等非化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)。
根據(jù)中電聯(lián)的數(shù)據(jù)，目前，中國(guó)的風(fēng)電、光伏裝機(jī)量已經(jīng)位居世界第一。行業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，未來(lái)十年，中國(guó)風(fēng)電增長(zhǎng)速度仍將會(huì)保持高位，明顯超過(guò)此前五年的增長(zhǎng)速度。光伏將成為新增裝機(jī)容量最快的能源品種。
從沙進(jìn)人退到人進(jìn)沙退，從人沙相爭(zhēng)到人沙共生，“千淘萬(wàn)漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金。”在采訪中，多位受訪者提及這句古老的詩(shī)——它象征著這里曾經(jīng)艱辛的過(guò)去，又飽含對(duì)美好未來(lái)的愿景。
“這里終究是要還給居民的，電站的生命周期通常為20年-25年，我們希望到那時(shí)，當(dāng)?shù)鼐用裰匦禄氐竭@里，面對(duì)的不是漫漫黃沙，而是可以生活、可以耕種的土地。”相關(guān)工作人員表示，“這才是真正的還綠于民。”
“到了2060那年，我們可以自豪地說(shuō)，這一輩子都奉獻(xiàn)給碳中和事業(yè)了。”一位華為技術(shù)人員感慨。
原標(biāo)題：光伏治沙，技術(shù)的復(fù)利
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