光伏储能 打造我国首条零碳沙漠公路

在广袤的塔克拉玛干沙漠腹地，一条522公里长的塔里木沙漠公路纵贯南北，公路两旁绿意盎然的生态防护林平添了几分生机灵动，犹如给这片大漠沙洲系上了一条绿色腰带。2022年，中国石油塔里木油田公司对这条沙漠公路进行改造“升级”后，沿林带布设的水井房旁又多了散布的光伏板，在阳光下熠熠生辉，格外耀眼。

这项改造工程是我国距离最长的光伏灌溉治沙工程——塔里木沙漠公路零碳示范工程（以下简称“零碳示范工程”），也是中国石油塔里木油田公司聚焦“双碳”目标，践行绿色发展的生动实践。在前期将11口水源井接入网电、12口井试点建设光伏电站的基础上，继续对剩余86口水井房进行光伏改造，实现生态防护林抽水灌溉“油改电”，开启“阳光养绿”新模式。

新模式给塔克拉玛干沙漠带来了哪些改变？在茫茫沙海建光伏电站又是种什么体验？请随记者一同走近全国首条零碳沙漠公路。

“阳光”抽水灌溉 24小时不断电109个家庭值守沿途水井房

塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠，东西长约1000公里，南北宽约400公里。1995年，塔里木沙漠公路建成通车后，打通了塔里木盆地南北交通阻隔，使和田地区到乌鲁木齐的路程缩短了500多公里。

塔克拉玛干沙漠也是世界第二大流动沙漠，在定向风的作用下会不断迁移。塔里木沙漠公路也因此被称为“世界最长贯穿流动沙漠的等级公路”，但风沙掩埋始终是悬在这条公路头顶的一把利剑。

既然无法阻挡风沙侵袭，就想办法固沙。经过多年努力，2006年4月，2000多万株梭梭、红柳等耐盐碱、耐干旱的植物在沙漠公路两旁筑起了生态防护林。从此，这道“绿色长城”让过路司机“再也不会被风沙迷了双眼”，慕名而来的游客也时常感叹，“沙漠里能看到这么多绿色植物，简直是奇迹”。

随着零碳示范工程的启用，变化还在不断发生。

沿着塔里木沙漠公路行驶，每隔4公里就能看到一座保障灌溉用水的水井房，全程一共109座，每座都有一个家庭值守。每年8个多月的植物生长期内，他们都要守在这里，负责维护4公里范围的防护林。

驻守工人介绍，他们每天的工作从开浇灌总阀门和管道开关开始。除此之外，还要检修滴灌管道、定期施肥除虫。对于他们而言，风吹日晒和漫天沙尘已不新鲜，新鲜的是水井房旁三排光伏板带来的实实在在的变化。

据了解，沙漠公路光伏电站总装机规模达3800千瓦，每天发电量1.1万度左右，年发电量约360万度，不仅可以满足沿途水井房每日抽水灌溉全部用电，还可为驻守工人的日常用电提供保障。

“过去靠柴油机发电时，每天白天连续抽水浇灌12个小时，一到晚上就没电可用，驻守工人们不得不守着黑漆漆的沙漠。”中国石油塔里木油田公司塔中采油气管理区一级主管李剑告诉记者，零碳示范工程启用后，水井房16年来首次实现24小时不间断供电，空调、电视、冰箱也逐渐搬进了值守点。

变化不止于此——

值守环境更“静”了。“以前柴油机发电，噪音大得很，说话都要大嗓门。现在，光伏发电设备的动静和一台空调差不多。”驻守工人说。

运维成本更低了。李剑介绍，零碳示范工程建成投运后，年节约柴油机维修费用180万元，减少柴油消耗约1000吨，扣减设备折旧费等，年节约运行成本近400万元。

变化最明显的是碳排放。李剑给记者算了笔账，随着柴油消耗的降低，每年可减少3410吨二氧化碳的排放。抽水浇灌实现了“零排放”，生态防护林每年可吸收约2万吨二氧化碳，可以中和约9万台次过往车辆碳排放。换句话说，整条沙漠公路的运行不会再向大气输出二氧化碳，这便是“零碳”的关键。

优化技术路线 调整施工方案140多天建成零碳示范工程

在流动沙漠筑路不易，修建光伏电站也是如此。

作为光伏电站的重要组成部分，光伏组件在户外的发电性能，往往受到组件本身材料老化、工作温度、太阳辐射强度、组件表面反射率，以及所在地的气候条件等因素影响。

零碳示范工程位于沙漠腹地，这里气候干旱少雨，地基结构松散，沙丘移动性较大，较常规地点施工更具特殊性。“六七月极端最高气温可达45摄氏度、沙表面温度超过70摄氏度，地面就像烤肉的铁板一样。到了春秋季，沙尘天气频发，平均3至5天就要经受一次风沙侵袭。”李剑说，工程采用的单晶单面光伏组件及磷酸铁锂电池储能单元，就是考虑其在耐久性能、抗干燥性能以及防风沙性能方面的优异表现。

白天酷热难耐的沙漠，一到晚上就是另外一番景象：最低气温有时能降至零下二三十摄氏度。此时光伏电站不仅要经受巨大的温差考验，还失去了工作“动力”，这对设备稳定且持续运行极为不利。

为应对这一问题，结合光伏发电特点，建设者们为其量身定制了三套建设方案来延长光伏电站的“续航”时间。方案一是白天晴天的情况下，光伏所发电力给负载供电；光照弱或无日照情况下，启用应急柴油发电机。方案二在此基础上，加上储能蓄电池，即白天光伏所发多余电量给储能单元充电；光照弱的情况下，储能单元放电满足负载的用电需求；沙尘暴或阴雨天等无日照情况下，启动柴油发电机，作为应急电源给负载供电。

“经综合对比分析，方案三因碳排放量的优势成为最佳选择。”李剑向记者解释道，该方案的储能单元蓄电量更大，可提供7小时电量，光照弱的情况下，可满足浇灌期间最短日照时间的浇灌时长要求和值守工人晚间日常用电需求。在无日照情况下则停止浇灌，从而完全实现碳的零排放。

为确保设备稳定运行，零碳示范工程采用“发电—汇流—降压—输电/存储”工艺，将变流器及储能电池合并撬装至工业集装房。该工艺在创造恒温运行环境、提升防尘等级的同时，还能延长关键设备的使用寿命。

光伏电站的“使命”是为邻近水井房提供必要电能。考虑到站点高度分散、规模小、数量多的特殊性，建设者们在工程设计及实施过程中广泛应用标准化、模块化技术，实现就近供电，避免了长距离输电的损耗。

“整个施工战线纵向距离达到343千米，为更加顺畅、快捷开展现场工作，我们还对太阳能板基础进行优化，用叶轮螺旋钢管柱基础替代原设计中的水泥基墩。如此一来，可避免水泥砂浆凝固快导致的来回拉运工作量大及凝堵风险，同时降低基坑挖掘工作量，缩短施工周期，较大程度降低施工费用。”李剑说。

得益于技术路线以及施工方式的优化探索，零碳示范工程从开工到完工仅用了140余天。

板上发电防沙 板下遮阴植绿走出光伏治沙新路子

零碳示范工程在茫茫沙海为植被浇灌提供“绿色”电力，同时也“播种”着绿色希望。

在塔克拉玛干沙漠建光伏电站，既要防止桩基周边被掏空，也要防止光伏板被黄沙掩埋。这是流沙侵蚀带来的难题。

“答题思路”在零碳示范工程设计之初就已明确——

充分利用光伏板的“先天优势”。李剑解释道，“身高”2.8米左右的光伏板，防风高度是大多数荒漠植被的5至9倍，可以干扰风向、降低风速。因此，不论是就地固沙还是阻截过境流沙，其发挥的作用都远远大于各种沙障。“本着‘占地面积最小、尽量避开高大树木’的原则，在建设光伏板的同时，我们还在光伏板周边一定范围内采用具有较好防沙治沙作用的芦苇草方格，极大减缓了沙丘的推进速度。”

沙漠地区地广人稀，水源井用电功率低，光伏装机规模小，可根据沙丘地势、林带分布等灵活布置光伏板，只要保持37至41度的倾角，就能既利于光伏板排沙自清理，又能保证在全年上午9点到下午3点的时段，光伏板前后左右互不遮挡。

“光伏板撑起的阴凉区域能降低沙漠土壤中水分蒸发，使苗木生长环境得到一定程度的改善。而植被的生长繁衍又可以减少光伏板周边沙尘，增加太阳能电池板发电效率，形成良性循环生态模式。”李剑补充说道。

板上发电防沙，板下遮阴植绿，零碳示范工程实现了光伏发电、防沙固沙、沙漠治理的有机结合，为国家荒漠化治理和沙漠公路运行维护提供了“塔里木方案”。近两年来，有了零碳示范工程的“守护”，生态小环境逐步形成：公路两旁郁郁葱葱的防护林平均“身高”已超过2米，还有不少野兔、沙狐、飞鸟等在此安家，大漠多了几分生机盎然。

一边是蓄力生长的绿色希望，一边是不断显现的综合效益——

塔克拉玛干摇身一变成了“绿电热土”。截至目前，零碳示范工程已累计发出绿电超600万度，实现了治沙和环境保护的双重功效。在同一片沙海，总装机规模达130万千瓦的四座光伏电站已在沙漠腹地等扎根，今年累计生产绿电超6亿度，为电力供应迎峰度夏、经济社会绿色发展提供保障。与此同时，一个面积相当于3285个足球场大小、年设计发电量达21亿度的光伏发电项目正慢慢从规划走向现实。

油气资源“喷涌”而出。依托沙漠公路，塔里木32个现代化大中型油气田如雨后春笋般迅速崛起，一跃成为我国最大超深油气生产基地和西气东输主力气源地。

零碳示范工程的启用，给“死亡之海”播下绿色希望。当下，这条从茫茫沙漠中走出的绿色低碳之路，仍不断向沙漠深处延伸。

“油气开发是高碳排行业，践行‘双碳’目标就要努力降低碳排放。目前，我们正在开展碳捕集及相关技术的攻关，将二氧化碳捕获后直接利用或封存，以减少碳排放量。”轮南采油气管理区油气藏地质研究所党支部书记、副所长张博介绍，下一步，还将统筹做好二氧化碳捕集驱油工作，在有效降低碳排放之余，全面统筹推进新能源业务发展，让不断造就“奇迹”的绿洲生生不息。