聚焦智慧民航 | 绿色的机场光伏让天空更蓝

【视频】智慧民航导刊（制作：李佳为）

光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向，是具有巨大发展潜力的朝阳产业，也是我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。部分机场有较大可用空间、畅通无阻的交通和大量能源需求，发展光伏产业对其调整能源结构、推进能源生产和消费方式变革、促进绿色机场建设与低碳运行具有重要意义。目前，北京大兴机场、上海浦东机场、深圳宝安机场等均建有太阳能光伏发电系统，光伏系统已经逐渐进入民航业的基础设施行列。

多点开花　光伏系统纷纷落地机场

光伏产业链包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备制造等，究其根本，还是对太阳能的利用。顾名思义，光伏发电就是利用光伏效应使太阳光射到硅材料上，产生电流直接发电。除此之外，还有光伏热水系统、光伏储能系统等。在机场，光伏产业应用不仅能够收到节能减排的效果，而且能提高机场的经济效益。

航站楼、停车场、飞行区内空地等都是建设光伏系统的可选地点，那么，机场究竟该如何发展光伏产业？

记者了解到，机场传统的太阳能应用往往在远离飞行区或航道的位置，如货运楼、远离飞行区的空地等，以求最大限度减少对机场运行的影响。在上海浦东机场，P1、P2停车库的屋顶上建有太阳能和建筑一体化设计的太阳能发电系统，其总容量为1.7兆瓦，占用面积约1.5万平方米，主要为停车库区域的照明、机电类设备供电，不仅满足了机场新能源停车设施和装卸设备的需求，还可为机场户外的空调设备遮阳。深圳宝安机场则利用其保税物流园区、航空物流园区与新货运站的屋顶分两期开发了太阳能发电系统，其太阳能发电装机容量共计20兆瓦，每年发电约2000万千瓦时，不仅可以保障机场用电，还可以实现余电并入电网。

北京大兴机场不仅在货运区、东跑道、公务机区3个区域建设了分布式光伏发电系统，还在飞行区北一跑道建设了中国首个民航系统跑道周边的光伏系统。该光伏项目建立了“光伏+机场”创新应用新模式，23832块光伏薄膜组件实现了光伏与屋面景观绿化的完美结合，引领了民航领域光伏应用的创新发展。北京首都机场更是在传统光伏发电技术基础上不断深挖，从空间、深度上拓展光伏发电技术思路，先后将“光伏发电+储能”和“光储充一体化功率型增容充电车棚”等技术引入光伏项目，创新性地将光伏发电技术应用在了机场地面交通中心绿化屋面、地面交通中心玻璃穹顶屋面以及首都机场附近的西湖水面等处。

除此之外，在新疆，哈密、吐鲁番、库尔勒、和田、库车、阿克苏、喀什7个机场闲置屋顶和地面的光伏发电项目通过智能网络监控运营，充分利用新疆地区丰富的太阳能资源，收到了聚沙成塔的效果。青岛胶东机场、合肥新桥机场、杭州萧山机场、海口美兰机场等也纷纷因地制宜开展光伏系统建设。

光伏产业与机场（王世鑫/制图）

“无论是多跑道的大型机场还是中小机场，都有发展光伏产业的潜力。”在中国民航机场建设集团有限公司工程技术中心正高级工程师、博士徐军库看来，“在大型机场，飞行区、机场区域有大面积空地可建设光伏系统；中小机场因航班量少、繁忙程度低，只要有太阳能资源可供利用，就可建设光伏系统。”

因地制宜　光伏助力民航“双碳”行动

为什么要在机场建设光伏发电系统？“双碳”目标就是答案。民航业作为国民经济的重要组成部分，其在运行过程中排放二氧化碳等，对周边环境将产生一定影响。据统计，民航业碳排放规模约占全国碳排放总量的1%，随着行业的快速发展，行业减碳的紧迫性日益突出。在此背景下，民航局印发了《绿色机场规划导则》《民用机场智慧能源管理系统建设指南》《推进四型机场建设行动纲要（2020-2035年）》等一系列文件，提出“在条件适宜的机场建筑屋面宜设置光伏发电系统”“在太阳能资源充足的地区，机场建筑屋面等位置宜设置光伏发电系统”。

未来，光伏系统将在机场节能减排中扮演越来越重要的角色。目前，电能的产生多为火力发电以及水力发电，其中火电发电所需能源为不可再生能源，而水力发电受季节性气候影响较大。光伏发电系统利用的太阳能是最清洁、安全和可靠的能源。徐军库对光伏发电系统的“绿色”属性十分看好：“目前，太阳能是一种十分重要的可再生绿色能源。我国太阳能资源非常丰富，以太阳能光热转换、光电转换以及光化学转换等多种形式充分利用太阳能资源，是化解能源供需矛盾、解决未来能源短缺问题的重要途径甚至是必经之路。”

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。以“双碳”目标引领民航绿色发展需要民航各单位因地制宜，不断探索与实践。不少机场光伏系统的建设正是积极探索和实践的案例。

光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器等组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳能电池组件，将太阳辐射能直接转换成直流电能，而后通过并网逆变器，将直流电能转化为与电网电压同频同相的交流电能，除供内部使用外，余量也可接入公用电网。

因此，光伏系统的选址不仅需要着重考虑大面积的太阳能电池组件的安装位置，还需要综合太阳能资源、地形地貌、土地性质、水文地质、接入系统、交通运输和社会经济环境等因素考量。由于机场拥有较大可用空间、畅通无阻的交通和大量能源需求，近年来逐渐成为光伏发电的重要应用场景。

首都机场GTC顶部光伏发电设备（陈颖/摄 王世鑫/制图）

一开始，机场光伏设备通常安装在大型、孤立的低层建筑与机场范围内的大片空地上。低层建筑基本不会遮挡阳光，有较大空间，可在屋顶、外立面上安装光伏组件；机场内的大片空地由于机场在净空方面的严格限制，通常没有其他用途，也是安装光伏组件的合适地点。如今，单晶硅、多晶硅、非晶硅（薄膜）等太阳能光伏技术的进步让跑道周边的光伏系统建设也成为可能。首都机场地面交通中心采光带光伏发电系统（二期）就选用了双面双玻的光伏组件，光伏板背面也能吸收光能发电。

“随着时代的发展，光伏技术日新月异。近两年，光伏组件发电效率大幅提升，太阳能光伏组件的成本不断降低，光伏薄膜等新技术层出不穷，在弱光条件下的发电效率也不容小觑，且其寿命可达25年。”华设设计集团民航设计研究院规划设计所的苗家瑞表示，“目前，机场建设总体规划为15年~30年，应结合规划用地与投入产出分析开展光伏电站建设。光伏电站在机场应用有投入产出比高、投资回收期短等优点。”

潜力巨大 “光伏+机场”开启绿色新模式

在科技和效率方面做“加法”，是民航绿色发展的必然选择，光伏发电也成了不少机场的最优选。专业研究指出，每1千瓦时太阳能光伏发电节约0.4千克标准煤、4升净水，同时减少了0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳、0.03千克二氧化硫、0.015千克氮氧化物。

记者了解到，江苏常州奔牛机场位于行政区、货运区、出租车蓄车区的钢结构车棚屋面的分布式光伏发电项目年发电量120万千瓦时，每年可节约标准煤410吨，减少二氧化碳1020吨，节约电费70万元。北京大兴机场在停车楼投建的太阳能光伏发电项目每年节约标准煤1080吨，减少二氧化碳3040吨，年均发电量可达300余万千瓦时，约占停车楼全年用电量的17%，每年节省成本约200万元。

“光伏发电使用的是太阳能这种清洁可再生能源，传统发电还是以火力发电为主，其中燃烧煤炭会产生大量大气污染物。尤其是我国‘双碳’战略的提出，使光伏产业优势凸显”。苗家瑞表示，光伏系统的开发和利用不仅为机场节省了大量电力和燃料费，而且这种可再生能源系统由机场自主控制，为机场运行提供了便利。

不仅如此，机场作为旅客接触一座城市的第一张名片，无论是年轻、活力、现代化，还是美观、大方、充满人文气息，多少都会源于其对机场的第一印象。在机场建设光伏发电系统也会打造一道独特的风景线。在北京首都机场，光伏发电系统单晶硅的“高颜值”与绿植“北京欢迎您”5个大字相映生辉，完美融合在环境中，具有灵动的美感；西宁曹家堡机场光伏发电项目的430块太阳能电池板与水库光伏、高速公路光伏交相辉映，打造了独特的城市风景。每当飞机起飞或降落的时候，旅客都能透过舷窗看到一排排深蓝色的太阳能组件，民航绿色发展由此在旅客心中留下了深刻印象，光伏电站的社会效益也因此大大提升。

不过，在机场建设光伏系统，必须要首先考虑其安全性，须开展光伏系统对航空安全影响的评估工作，保证机场安全运行。“在光伏产业应用方面，机场需要打消疑虑。只要充分分析、研究并使用得当，机场所采用的光伏系统既可以避免反光、眩光对飞行员的影响，还能够避免对通信导航设施的电磁影响，最终达到运行安全的要求。”徐军库表示，“光伏系统所产生的电能在机场完全可以就近消纳使用，但需要在建设策划时各方商量，达成共识，并按照‘建设运营一体化’的思路和要求进行建设。”

加快智能光伏产业创新升级和特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元布局，正确引导是关键。苗家瑞建议：“目前，我国对于光伏电站在机场的建设程序及评估要求没有明确规定，相关研究机构应加强光伏产业在机场应用的研究探索，促进机场光伏电站建设指南及评估标准规范制定，指导机场光伏项目有序规划落地，通过产业政策促进光伏发电系统合理布局。”（中国民航报 张人尹）

（本文刊载于中国民航报2022年9月7日5版）

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