一个“沙戈荒”基地的综合效益账
2024年底举行的中央经济工作会议指出，加快“沙戈荒”新能源基地建设。风能、太阳能在我国能源转型中扮演重要角色，作为国家千万千瓦级“沙戈荒”风电光伏基地中首个备案、开工、投产的基地项目，宁夏腾格里沙漠新能源基地积极尝试、创新模式，探索经济效益与生态效益双赢，为同类项目建设运营积累了宝贵经验。
——编 者
腾格里沙漠南缘，阳光明媚。站在宁夏回族自治区中卫市的沙丘上眺望，腾格里沙漠新能源基地一期项目近3万亩、220余万块光伏板随着沙丘起伏延伸，金色沙漠成为靛蓝海洋。
这个蔚为壮观的光伏基地，是国家千万千瓦级“沙戈荒”基地中首个备案、开工、投产的基地项目，也是国家第一条以开发沙漠光伏大基地、输送新能源为主的特高压输电通道——“宁电入湘”工程的重点配套项目。一期100万千瓦项目于2023年4月全容量投产发电，年发电量达18亿千瓦时。
随着项目建设稳步推进，一个绿能澎湃的新能源工程正在崛起。
探索生态产业模式
2022年4月，距离中卫市区约25公里，腾格里沙漠东南部的沙丘上，一场讨论正在进行。
“从这儿到宁夏和内蒙古的边界，都是未来的光伏发电站。”面向连绵的沙丘，迎着渐起的风沙，时任龙源电力宁夏公司副总经理吴吉军拿着设计图说，“一期100万千瓦项目即将开工，一定要注重生态效益。”
“‘绿色能源+生态治理’，这个目标很好，但怎么实现？”中卫市西郊林场场长唐希明说，“建设首个‘沙戈荒’基地，必须考虑沙漠植被生长的实际情况。”
“项目设计之初就考虑了这一点，我们计划运用林光互补、农光互补技术，探索光、林、草相结合的生态产业模式。”吴吉军胸有成竹。
如今，驱车驶过一期工程的核心——中衡第一光伏电站，一排排光伏板已经排列整齐。早些年建设光伏电站，光伏板通常被直接安置在沙地上，像一簇簇蓬草。而在这里，粗壮的水泥桩顶着硕大的光伏板，仿佛向上生长的“大树”，形成一片壮阔的“森林”。
“以前的光伏板离地间隙一般只有四五十厘米。”唐希明介绍，“在中衡第一光伏电站，板架离地两米，高度更合理。”
这样的设计，充分考虑了腾格里沙漠的独特环境。早在施工前期，研究团队就进行了大量调研。“在沙漠里，沙子的直径只有0.2毫米，通常在距地表50厘米以下的地方跳跃式运动。”唐希明说，3米高的水泥桩牢牢扎在沙丘下面，光伏板平均离地间隙高了，方便风沙快速通过。
“此外，光伏板遮挡太阳照射，还可以减少板下的蒸发量，日常清洗面板的水流下来，也为植被生长创造了条件。”吴吉军介绍，“除了板上发电、板下修复，我们还设计了板间种植的方案。每排板之间将近7米的间隙，为后期形成生态植被留足了空间。”
创新沙漠建设技术
驱车深入腾格里沙漠，在石子铺成的沙漠公路上颠簸近半个小时，就来到了二期项目建设现场。“去年建设最高峰时有近6000人作业，现在二期项目主体工程施工完毕，进入收尾阶段。”龙源电力宁夏公司工程建设部安全总监蔺锴说。
今年是蔺锴驻守腾格里沙漠的第三年。2022年9月，一期项目举行开工仪式，望着划定的施工面积，第一次来到沙漠的蔺锴感到不可思议，“放眼望去全是荒漠，这地方真能长出绿草来？”
项目建设的第一阶段是场平——5个标段的700辆推土机同时开工，计划将海浪般的沙丘推平。
“这原本是一项简单的基础工作，没想到之前的建设方法在沙漠里不适用。”沙子细密，前脚推平，后脚一场大风就让平坦的作业面变得“波浪起伏”。项目组临时想招，在施工场地边缘先扎麦草方格、栽种沙生植物，用植被“锁边”，边推边干。
场平、“锁边”后，按照先前的设计，施工团队为光伏板打水泥基桩，但新的难题又来了。
沙子虽然细小松软，但打桩越深越瓷实，特别费力。好不容易打进去，没等安装桩子，作业面又容易出现坍塌。“我们根据现场环境改良工艺，加入引孔机，试着先少量注水，让沙子结块，再通过引孔、侧引孔，打入预制管桩，为后期铺设光伏面板提供了条件。”蔺锴说。
说话间，漫步光伏板的海洋，种种用心设计的细节映入眼帘。
“你看，一般的光伏发电中心，逆变器被安装在落地的混凝土小屋子里，我们则采用了水泥基桩支撑的小屋子方案。”龙源电力宁夏公司工程建设部土建专工杨彦玮介绍，这样的离地间隙可以防止沙子堆积，同时减小逆变器与地面的接触面积，减少对地表植被的破坏。
提高整体运营效率
“我们的光伏板，都是追着太阳跑的。”在中衡第一光伏电站，龙源电力宁夏公司设备维保中心工程师柳洋正说着，头顶太阳能光伏板上的可变角度支架“嗡嗡”作响，“跟踪支架系统能根据太阳的位置，自动调节光伏板的角度。”
让光伏板像向日葵一样尽可能面向太阳，并非易事。为了测算出最高发电效率，运维人员根据气象数据，做了大量的定量分析实验。
每天12时到14时，是中卫地区光伏发电功率最大的时段，也是运维组开展研究的黄金时间段。阳光最炽热的时候，柳洋顶着烈日在沙漠里收集数据。“一期项目运行的前几个月，我们尝试各种角度，汇总数据观察整体实效。”柳洋介绍。
“通过近10个月的运行数据统计分析，我们测验出可变支架的最佳变化角度，年发电量比固定支架提升约8.9%。”柳洋介绍，中衡第一光伏电站单日最高发电量达922.8万千瓦时，在业内处于领先水平。
发出来的电如何安全高效外送？“宁电入湘”，新能源是主要电力输送源，这给整体电网运行带来了挑战。
“新能源输电中心横跨多个县区，风电、光伏都有涵盖，新能源的不确定性就是最大的挑战。”国网中卫供电公司副总经理田炯说，“一片云就能让光伏发电效率下降，不稳定的电能供给会影响新能源的消纳。”
“除了通过火电进行配平，中衡第一光伏电站还配备了负荷10%的储能电站，进行电箱配储。”走近储能电站，巨大的线圈发出“嗡嗡”声，由光能转化而来的部分电能被储存在这里。“发电高峰期无法消纳的电，会在配电不足时释放出来，成为应急储备。”龙源电力宁夏公司设备维保中心主任工程师潘战国说。
“发电站是‘源’，我们是‘网’，把电力送出去，有赖于双方的配合。”打开手机，田炯向记者展示中卫市的电网输电情况。自上午8时开始，光伏、风电等新能源发电量呈一条陡峭直线状攀升，在中午达到峰值，到19时骤然下降。夜晚，万家灯火亮起，火电发力介入，和储能电站一起弥补空缺。
眺望腾格里沙漠里这片占地近3万亩的光伏海，年发电量可以满足150万个普通家庭一年的用电。在基地内，植被覆盖率已经从原始地貌的不足5%增长到如今的25%，局部植被覆盖率甚至超过40%。
“截至目前，在腾格里沙漠里共规划建设6吉瓦光伏治沙项目，已经有2吉瓦并网，4000公顷沙漠得到有效治理，走出一条经济效益、生态效益、社会效益相得益彰的发展新路。”中卫市委书记刘国强说。
向沙漠要绿色、向沙漠要效益，这片在沙海里开辟的热土，正涌动着蓬勃的生命力。