从垃圾填埋场到光伏发电站，距离还有多远？

8月4日，据中国建设报中国市容环卫微信公众号报道，近日，杭州市能源集团宣布拟在天子岭垃圾填埋场建设光伏、储能、充电一体化绿色能源项目。

图1 天子岭垃圾填埋场光伏项目效果图

该项目将充分利用已封场的天子岭垃圾填埋区域，在草坪场区和综合体水泥屋面安装光伏和储能设施，装机容量约7.87兆瓦，配置1套200千瓦/400千瓦时储能系统。预计20年运营期内总发电量为14254万千瓦时，年均发电量712.71万千瓦时，减排二氧化碳14.21万吨。项目建成后，将成为国内最大的垃圾填埋场光伏储能项目。

利用封场后的垃圾填埋场建设光伏发电站好处多多。众所周知，垃圾填埋场即使在封场后，也会在数十年内无法进行耕种或建筑房屋。利用这些闲置的土地建设光伏电站，一方面减少了土地浪费，同时又能源源不断的生产绿色清洁能源，助力碳减排，具有显著的社会效益、环境效益和经济效益。而这，在国外很早就已得到应用。

2009年，德国汉堡威廉斯堡就利用一座堆积着建筑废料、生活垃圾和各种工业废弃物的垃圾山建设了一座光伏+风力发电站，一期光伏发电装机容量为500千瓦。2011年进行了二期项目，建设了一座装机容量3400千瓦的风力发电机组，并把光伏发电总装机量增加至700千瓦，被用于供给该区4000户居民的用电。

2014年6月，美国纽约在一块面积为5.2公顷的垃圾填埋场场地建设光伏电站，总装机容量2.316MW，年发电量为2,946,501kWh。同年10月，美国新泽西利用1987年封闭的Kinsley垃圾填埋场建设光伏发电项目，总装机容量达11.18MW，每年可为两千户家庭提供电力。

图2美国田纳西州一座建设在垃圾填埋场上的光伏发电站

根据美国国家环境保护局的数据，截至2019年底，共有126个公用事业规模（大于1Mwac）光伏项目已经在垃圾填埋场内安装完毕，装机容量总计约为428MWac。值得注意的是，康涅狄格州、马萨诸塞州、新泽西州和纽约州加起来，占到了美国所有公用事业规模垃圾填埋场太阳能项目的73%。

另外，亚洲的日本也在2015年利用山口市垃圾填埋场1.98万平方米的空地建设了一座光伏发电项目，装机容量1.24MW，年发电量约为147.9万kWh，相当于410户普通家庭的年用电量。

但在国内，利用垃圾填埋场建设光伏电站却还是新鲜事物。

2013年1月，《太阳能学报》上一篇题为《垃圾填埋场封场后的太阳能光伏发电的应用和系统设计》的论文提到，上海老港垃圾填埋场拟建光伏发电项目，装机容量1MW。但是笔者却未能进一步找到相关项目信息。

最新的消息却是到了2022年，南昌市麦园垃圾填埋场开建光伏发电项目，项目总投资2亿元，占地900亩，计划铺设9万余块光伏板，把垃圾填埋库区建设成年发电近5000万度的光伏发电站。

图3 南昌麦园垃圾填埋场光伏发电项目（图片来自视频截图，见右上角水印）

另外，据2021年10月沈阳晚报报道，沈阳老虎冲和大辛两座生活垃圾填埋场将在2024年完成封场景观绿化工程。届时，拟采用建设光伏发电装置的方式对封场后部分场地进行再利用，推进可再生能源与生态环境协调发展。

莫非，南昌麦园垃圾填埋场光伏发电项目竟是国内首个成功落地的垃圾填埋场光伏项目？！

然而，利用垃圾填埋场建设光伏电站的潜力却十分巨大。2021年，美国洛基山研究所（RMI）发布了一份报告《垃圾填埋场拥有光明未来》，报告指出，可将超过63GW的太阳能发电装机容量部署在美国不到一半的垃圾填埋场，每年能在全部50个州生产出83TWh的电力，创造超过66亿美元的电力收入。

“CE碳科技”微信公众号曾在一篇文章中提到，目前在全国范围内，老旧垃圾填埋场超过2000座。这些填埋场不仅是淘汰的垃圾处理设施，更是丰富的土地资源。

2022年6月，生态环境部、国家发改委、工信部、住建部、交通部、农业农村部、国家能源局7部门联合印发《减污降碳协同增效实施方案》，方案提出，要研究利用已封场垃圾填埋场等污染地块，因地制宜规划建设光伏发电、风力发电等新能源项目。

这应该是在政策层面首次明确提出鼓励利用填埋场建设光伏、风力发电项目。

不过，垃圾填埋场毕竟是填埋垃圾的场地，在上面建设光伏发电项目，难度不小！其中最值得关注的就是垃圾填埋场的沉降和堆体坡面的稳定性问题。

由于内部生活垃圾的降解，垃圾填埋场发生沉降是必然的！即便是已封场多年也不例外，而且这种沉降还是差异化沉降，不同的位置沉降速率不同。另外，目前最常用的单晶硅或多晶硅光伏板加上配套的支架等设备，自身也相当沉重，这会令本就不稳定的填埋场“雪上加霜”。

因此，如何把沉重的光伏板牢固的安装在垃圾填埋场这个不稳定的场地上？会成为首要问题。有文献提出这样一个安装解决方案，在某填埋场“为减小基础的差异沉降，太阳能支架基础采用柱下配重式条形基础，每个基础单元长度控制在6m以下，基础埋深0.3m。考虑雨水对支架及太阳电池板的侵蚀，支架基础顶面高于设计地面标高约0.25m。逆变箱房、箱式变压器的质量相对较轻，为防止沉降，均采用筏板+桩基础。开关站采用箱形基础，C30现浇钢筋混凝结构，基础下设100mm厚C15素混凝垫层，基础埋深0.8m。”[1]

或许垃圾填埋场更适合使用轻量化的非晶硅光伏组件，然而这种组件的发电效率远不及单晶硅或多晶硅光伏组件，同时存在材料易老化，寿命短等问题。到底怎么办？恐怕只能因地制宜做出选择了！

填埋场不仅有平面，还有面积广阔的坡面。如果要把光伏电站建设在坡面上，那就更需谨慎了！因为填埋场的边坡是出了名的不稳！

只有在确保坡面稳定的前提下，全盘考虑太阳阴影、排水控制系统以及腐蚀等各种因素，才能得到一座稳定的光伏电站。

有文献给出了相应的解决方案，如果要在坡面建设光伏发电站，则“填埋场坡度不能小于5%。坡度过小，不利于排水；相反，坡度过大，易引起填埋场坡面失去稳定性。况且，在坡面上安装太阳能发电系统后，虽然柔性太阳电池较轻，但也会增加边坡的不稳定性。此外在不同纬度地区存在不同的最佳太阳电池安装角度，偏离最佳角度则无法达到最大发电量。填埋场本身的最佳边坡比为1/2～1/3，因此在建造太阳能发电系统后的最佳边坡比为0.2～04。如果坡度大于10°，应采用多级台阶进行设计，然后根据当地的垃圾的特性和最佳太阳能角度进行优化”。[1]

综上，在填埋场建设光伏发电站，其建设、维护成本和发电效率可能均不及正常场地，但作为一种土地资源的二次利用方式，仍然极具价值和发展潜力。

虽然文献提出了解决方案，但填埋场却非“千人一面”，如何在确保光伏电站和填埋场安全性的基础上，得到最高的发电效益，亟须专业人士进行评估和设计！

最后，笔者再提出一点，光伏电站发出的电怎么用？或许也会成为一个不大不小的问题。因为垃圾填埋场往往位置偏远，远离用电用户。而且，与庞大的供电网络相比，填埋场上的光伏电站发电能力极其有限，配置发电上网或许成本太高。

对此，天子岭垃圾填埋场光伏发电项目的建设方——杭州市能源集团提出，“将根据全市环卫车辆油改电的进展情况，配建相应的充电桩，既给环卫车辆自身充电，也满足社会车辆和本单位员工的充电需求”。

另外，填埋场本身也存在其他用电需求，例如渗滤液处理、污染物监测等等，或许，“就地发电，就地使用”，更适合这些建于填埋场上的光伏电站。

[1]《垃圾填埋场封场后的太阳能光伏发电的应用和系统设计》，《太阳能学报》2013年1月，第31卷第1期，王渡 龚淼 陈德珍。

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