塔式太阳能热电站光污染问题分析

杜乐 殷文香

摘要：塔式太阳能热电站正常运行时会引发光污染问题。本文分析了塔式太阳能热电站产生光污染的原因以及光污染对人和生态环境产生的危害。在塔式太阳能电站选址、组件设计、安全防护以及配套设施方面，分别提出了有效的光污染防治措施，对于塔式太阳能热电站光污染的防治，提供了一定的理论指导。

关键词：塔式太阳能;光污染;防治措施

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.020

Abstract：Light pollution problems are produced during the normal operation of tower solar thermal power station. The causes and the effects of the light pollution on human and environments are analyzed in the paper. Effective light pollution prevention and control measures are put forward in the aspects of site selection， module design， safety protection and supporting facilities of tower solar power station， which provides certain theoretical guidance for the prevention and control of light pollution of tower thermal power station.

Key words：Tower solar;Light pollution;Prevention measures

光污染是指過量的光辐射对人类生产、生活以及生态环境造成不良影响的现象[1]。光污染对人类健康以及环境的影响主要表现在损害眼睛，影响视力，诱发癌症，产生不利情绪以及动植物生态问题。

塔式太阳能热发电系统是采用定日镜追踪太阳，同时把太阳光汇聚于中心接收塔处的接收器之上，从而将所汇聚到的辐射能量转换为热能，通过对工作物质的加热处理来带动汽轮机发电机转动并发电[2]。因此，热电站正常运行情况下会不可避免地产生光污染问题。

1 塔式太阳能热发电工艺

1.1 发电系统简介

塔式太阳能热发电系统是指在大面积场地上安装较多的大型太阳能反射镜，反射镜通常称为定日镜，每台定日镜分别配有独立的跟踪装置，可准确地将阳光反射并集中到吸热塔顶部的吸热器上。吸热器把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给导热介质，经过蓄热环节，再输入热动力机，驱动汽轮发电机组发电。塔式热发电技术以其规模大、热损耗小和系统效率高等特点，在大规模开发利用项目中优势较明显[3]。塔式太阳能热发电工艺如图1所示。

1.2 光热工作单元简介

定日镜是聚光系统的核心部件，可以通过二维独立的控制机构，绕着一个固定轴和与之相垂直的旋转轴旋转，以随时跟踪太阳位置的变化，从而将太阳辐射能反射并汇聚到吸热器上，以达到对太阳辐射能的收集目的。

定日镜的主要部件包括：（1）机械部件：太阳能反射镜、定日镜镜架、传动部件、连接部件、立柱及基础等;（2）电控部件：定日镜控制器、定日镜控制箱、供电和供电线缆。

塔式光热发电镜场的排列方式主要分为直线型排列方式和环型排列方式。直线型排列方式的定日镜呈直线放置，相邻镜行之间定日镜呈交错排布。环型排列方式的定日镜呈环线型放置，相邻镜环之间定日镜亦呈交错排布 [4～5]。集热器单元示意如图2所示。

2 塔式太阳能热电站的光污染影响

塔式太阳能热电站集热场主要采用反射镜聚焦于吸热塔吸热。正常运行时，可以转动的反射镜，能够追踪太阳，同时把太阳光反射到吸热塔塔顶的吸热器。定日镜场内布设数量众多的定日镜和吸热器，在反射和吸收太阳光的过程中，势必会对由塔式太阳能热电站附近的人群及鸟类等产生光污染，主要表现在以下方面：

2.1 对鸟类飞行活动的影响

鸟类飞行过程中，方向的辨别离不开一种必然物质，那就是“光”。而塔式太阳能热电站产生的光污染影响了鸟类的自然生活规律，导致其活动能力出现问题，其辨位能力、心理皆会受到影响。对于鸟类而言，刺眼的强光不仅会干扰视线，而且令鸟类在受刺激后会产生反常的举动。飞行呼叫是鸟类在飞行过程中所发出的一种微弱的、高频的鸣叫，用于鸟类在长距离飞行时与同伴保持联系。对于误入塔式太阳能装置附近的鸟类，强光会导致其眩晕并伤害了其思维意识，会扰乱鸟类互相联络的“飞行呼叫”，使迷路，甚至会导致成为其死亡的自杀信号。例如，会出现众多的鸟类直接撞击地面或者成群鸟类连续冲撞热电站的设备等情况。此外，塔式太阳能装置，由于众多反光镜的存在，大量强光汇集，吸热塔周围的高温，会致使误入热电站的鸟类灼伤，严重情况会导致其死亡。

2.2 对人类生理、心理的影响

有关资料显示，强光照射下，会对人眼的虹膜以及角膜产生伤害，引发视网膜水肿、模糊，会影响视网膜上的细胞正常的功能，造成眼睛疲劳，视力减弱 [6～7]。光照强度越高，光照时长越长，对人的健康影响越大。塔式太阳能发电装置产生的强光，影响人的生理机能，会引起人的头痛、疲累、行为能力降低，还会诱发癌症，影响人的大脑中枢神经系统，损害了人的心理健康，致使人产生焦虑、烦躁、情绪低落等不利情绪。

2.3 对电站周围车辆出行安全的影响

塔式太阳能热电站运行期，大量的定日镜和吸热器，会对其周围环境，尤其是临近场区的道路产生光污染。塔式太阳能热电站的定日镜和吸热器反射所产生的强光，很大程度上超过了人眼能承受的光照强度，会致使驾驶员感觉到有很强烈的眩光，看不清行车过程中的事物，会导致驾驶员眼睛出现瞬间的“失明”，会分散人的注意力。在车辆高速行驶的过程中，这种驾驶员眼睛的不适将会引发交通事故。

3 塔式太阳能热电站的光污染治理措施

3.1 塔式太阳能热电站的选址以及相应组件的设计

在塔式太阳能热电站选址期间，应该熟悉所建热电站周围鸟类的活动、迁徙区域。站址选择时要尽量避开鸟类迁徙路线，避免位于鸟类集中觅食场、饮水场，以减少对鸟类生存的影响。此外，应咨询当地规划单位、交通部门及生态环境保护部门，热电站选址要避免位于集中居民区，避开现有的主要交通干线及其他特殊要求保护的区域，对居住区域有影响的场所辐射面应搭建挡光壁，尽量减少热电站的落成对周围居民及生态环境的影响。

在场站设计时，应采用减少光污染的光伏组件，例如可以在反光玻璃片上下层都镀膜，或者將上层玻璃片改为不平整的面。通过设置减反射膜，使反射出去的光线减少，减少光污染产生的危害。

3.2 建立有效的检测防御机制以及加强场区安全防护工作

依据塔式太阳能发电站的站级规模，对塔式太阳能产生的光强等级进行专业评估，得出光污染等级以及光污染的影响范围。在光污染影响范围内，安装驱鸟装置，尽量让鸟类远离该区域;同时可安装监控、检测设备以及增强人员的巡视，一经发现有鸟类误入该区域，要及时驱赶，降低对鸟类的不良影响。

对塔式太阳能发电站作业区的管理部门和工作人员要进行考评，定期检查定日场的反光镜及吸热装置，确保其运转正常。加强对光污染防治的法律、法规、规章的学习，宣传光污染防治知识，提高员工的环保意识。要求现场作业人员要认真穿戴护目镜、防护服，降低在作业操作过程中强光产生的危害。

3.3 合理规划电站的交通道路以及相应配套设施

塔式太阳能热电站建设完工后，交通流量大、行车速度高的道路应远离热电站。对需建在热电站附近的道路，应该在临近太阳能热电站的一侧安装遮光屏障等防眩设施，并在汽车行驶区域设置警告标志、视线诱导标、限速标志，防止热电站光污染引发交通事故。

4 结论

塔式太阳能热电站引发的光污染问题普遍存在，近年来是业界关注的重要问题之一。本文分析了塔式太阳能热电站产生光污染的原因以及光污染对人和生态环境产生的危害。在塔式太阳能电站选址、组件设计、安全防护以及配套设施方面，分别提出了有效的光污染防治措施，对于塔式太阳能热电站光污染的防治，提供了一定的理论指导。

参考文献

[1]陈思礼.光污染对环境与健康的影响[J].中国热带医学，2007，7（6）：1005-1009.

[2]刘文闯，樊玉华，杨静.塔式太阳能热发电技术经济特性分析[J].工程技术与应用，2017（12）：41-43.

[3]高晓鹏.塔式太阳能光热电站的研究进展[J].可持续发展，2019，9（4）：789-795.

[4]内蒙古电力勘测设计院有限责任公司.甘肃敦煌众控100MW塔式光热发电项目可研说明书[R].内蒙古：2019.

[5]内蒙古电力勘测设计院有限责任公司.盾安敦煌100MW塔式光热发电项目可研说明书[R].内蒙古：2019.

[6]魏会学.环保太阳能引发的光污染事件[J].城市开发，2012（13）：48-49.

[7]史敬军，等.太阳能光伏产业的污染及其防治[J].广东化工，2014，41（19）：123-124.

收稿日期：2020-01-03

作者简介：杜乐（1984-），男，硕士研究生，工程师，研究方向为火电厂及输变电工程环境影响评价。