在青藏高原，我们解锁了太阳能的一万种打开方式｜碳案

「碳案」第十四期，我们来到位于青藏高原的青海共和县塔拉滩。十年间，这里陆续安装起超过700万块光伏板，成为全球装机容量最大的光伏发电园区。光伏园不仅能治沙、发电，还成为一个大型牧场，养了一群“光伏羊”。“板上发电，板下放羊”的生态如何形成？太阳能和黄河水又是如何梦幻联动的？请随36碳的脚步一探究竟。

文 | 吕雅宁

编辑 | 苏建勋

在海拔近3000米的青藏高原腹地中，青海省海南藏族自治州共和县内，有一片名为“塔拉滩”的山间盆地。

“塔拉”一词源于蒙古语系，意为滩地草原。光看名字，这应是一片辽阔壮丽的草原，但多年前却并非如此。昔日的塔拉滩只有两样东西：炽热烈日和漫天沙尘。

上世纪50年代起，当地通过构筑沙障、建设防护林等工作，让沙漠化土地面积的占比从90%以上，降到约10%。

近年，光伏产业成为另一剂新药。

“滩大风大太阳大”的地理条件可以转变为光伏的资源优势。塔拉滩从2011年开始发展光伏产业，逐步建起我国首个千万千瓦级太阳能发电基地。

从最初的77.9平方公里建设至今，塔拉滩光伏基地的总面积已达609.6平方公里，甚至相当于一个新加坡的国土面积。

也许是无心插柳柳成荫，当地人本计划在戈壁滩上建一个光伏电站，最终还收获了一片青青牧场，形成“板上发电，板下放羊”特殊生态。

依托附近的龙羊峡水电站，塔拉滩还研发了独具特色的“水光互补”协调技术，将光伏发电接入水电站，用水电调节光伏的波动性，解决光伏“靠天吃饭”的问题。二者相辅相成“打捆”输出更安全稳定的电力，在青藏高原的水与光之间上演了一场梦幻联动。

2022年，海南州光伏产业园创下吉尼斯世界纪录，成为“最大装机容量的光伏发电园区”，累计发电量突破500亿千瓦时，还同时创下“世界最大装机容量的水光互补发电站”纪录。

昔日的不毛之地，如今成为一片与自然共生的光伏蓝海。在青藏高原的塔拉滩，这里有利用太阳能的一万种打开方式。

图源：国家电投黄河公司

戈壁滩上长出一个“光伏牧场”

“进了塔拉滩，汽车三点头；出了塔拉滩，汽车把头摇。”曾经来往于塔拉滩的司机口中，流传过这样一句顺口溜。

当年穿越塔拉滩时，车不仅颠得厉害，风沙一吹还把汽车打得千疮百孔，司机们稍不留神会吃到一嘴沙土。

由于干旱气候和风沙侵蚀，植被无法扎根，草场日益缩小，畜牧业更难以为继，牧民陆续迁出这里。

但高海拔意味着日光高辐射，加上终年干燥少雨，当地每天平均日照时间可达8个小时，每年光照时长超过1800个小时，原本恶劣的自然条件可以转变为光伏的资源优势。

十年间，这里陆续安装起超过700万块光伏板，装机容量达到2.2 GW，成为全球装机容量最大的光伏发电园区。

图源：作者拍摄

成片的光伏板取代了光秃秃的沙石地，可以阻挡风沙，进而减小当地风速。

另一方面，光伏板为土地遮挡强光直射，大大降低水分蒸发率，给草籽创造生长条件。平时清洁光伏板的用水也会流到下方土壤中，起到灌溉作用。

与光伏园区建设前相比，园区内的风速降低了50%，水分蒸发量减少了30%，植被盖度也恢复到80%以上。

但这同样有两面性，如果青草超过光伏板，会再度影响发电效率。青草枯萎后，还容易被光伏板折射的阳光点燃，造成安全风险。

“与其花钱雇人来割草，还不如让牧民来这里放羊。”电站运维管理人员提议。

光伏电站尝试“请”来上万只羊群吃草，光伏板下的阴影适合羊群休息，羊粪又成为天然肥料，改善土壤肥力。这群“光伏羊”每年能帮助当地牧民增收200多万元。

曾迁出的牧羊人开始重返家园，他们不仅有了更多牧场，还能参与到光伏电站的日常清洗、安保运维工作中去。

板上发电，板下放羊。图源：国家电投黄河公司

在塔拉滩，太阳能有一万种解法

在光伏牧场旁，我们看到一座露天的“光伏博物馆”。可以明显发现，这里林立着形态各异的光伏产品，堪称实体百科全书。

当下，光伏技术不断“内卷”，无论是硬件设备还是软件算法都在快速迭代。而对于大规模百兆瓦级光伏项目，在电站设计、设备选型、数据分析等方面更需多轮实证。

即使是产品间的微小不同，当乘以庞大的数量级之后，电站性能也会出现很大差异。

2016年，光伏园区内建起一个规模庞大的百兆瓦光伏发电户外检测实证平台，让148种光伏主流技术、产品同台对比。实证平台由6个试验区和2个测试平台组成，覆盖国内外制造商的光伏组件、逆变器、支架、储能等技术。

“光伏博物馆”。图源：作者拍摄

我们的车辆穿行于光伏支架的试验区，这是最直观能看出差异的一片区域。

支架被称为光伏的“骨架”，其成本约占电站投资成本的10-15%。太阳位置是随时变化的，起到角度调节功能的支架则直接影响发电效益。

“光伏支架主要分为固定式和跟踪式，固定式支架中又能细分为普通型和可调节型等，跟踪式支架也可细分为平单轴、斜单轴和双轴等。”国家电投黄河公司工作人员祁复林向36碳介绍。

跟踪支架类似“向日葵”，可随太阳入射角变化而调整角度，通常较固定支架可带来5%-35%发电量增益。

跟踪式支架。图源：国家电投黄河公司

但其中仍蕴含诸多不确定性，光伏支架的角度调节，同样是一门学问。

基于此，国家电投黄河公司和华为展开合作，在光伏逆变器中融入AI算法，根据云遮挡、云层移动等情况，计算出支架最佳转动角度，即便在多雨和多云的天气里，也能捕捉更多光照，可以额外再提升1.5%的发电量，类似智能指导员的角色。

双方还在电站运维中引入无人机和AI图像识别技术，让巡检时间从近2个月缩短到2天，实现智能化。

目前，这里已成为全球品种最全、方案最多、样本分析最权威光伏发电户外检测实证平台，并不断加入新的技术验证。

距离光伏园区不远的地方，还有一座被称作“镜子发电站”的塔式光热发电站。

3万面定日镜，以同心圆的形式围绕着中心一座210米高的吸热塔。当光束“万箭齐发“后，聚焦到中间这座吸热塔上，加热内部流动的熔盐，让熔盐产生高温高压的水蒸气，推动蒸汽轮发电机发出清洁电能。

在塔拉滩，从光伏发电到光热发电，在数以万计的新型技术中，我们找到了太阳能的无数种解法。伴随技术进步，这些解法还在不断延续。

位于塔拉滩的光热发电项目。图源：新华社

龙羊峡谷，水与光的梦幻联动

从卫星地图俯瞰，沿着塔拉滩向东约36公里的地方，有一片形似龙身的水库，这里是“龙羊峡”，是黄河峡谷区第一个峡谷。

上世纪七十年代，历经几代人努力，当地建成一座龙羊峡水电站，成为黄河上游第一座大型梯级电站，有黄河“龙头”电站之称。

龙羊峡水电站平稳运行至今，年平均发电量60亿千瓦时，并拥有一座库容达247亿立方米的水库，相当于1700个杭州西湖。

如今，这里又有了新故事。

一座是运行40多年的“元老级”水电站，一片是塔拉滩上新建起的光伏海，二者展开一场梦幻联动，历史与现代开始交融碰撞。

光伏发电“靠天吃饭”，受环境影响具有间歇性和波动性。然而水力发电也存在“夏季丰水期、冬季枯水期”的季节性特点，但二者实则可以形成天然的年内互补。

这就诞生了“水光互补”的概念。

当太阳光照强时，用光伏发电，水电停用或者少发。当天气变化或或夜晚的时候，通过电网调度系统自动调节水力发电。

让光和水产生的能量相辅相成，把原本不稳定的锯齿型光伏电源，调整为均衡、优质、安全的平滑稳定电源。

水光互补示意图。图源：国家电投黄河公司

2013年，国家电投黄河公司开始建设龙羊峡水光互补光伏电站，目前装机总容量已达到850兆瓦，让传统能源与新能源融合起来。

“一条330千伏电压等级的输电线，连接起塔拉滩的“光”与龙羊峡的“水”，来自光伏电站的85万千瓦电通过这条输电线路，直接送到龙羊峡水电站。通过协调控制，将光伏电转化为虚拟水电送入电网。”国家电投黄河公司工作人员于海青说。

龙羊峡水电站。图源：作者拍摄

通过“水光互补”, 龙羊峡水电站送出线路的年利用小时数由原来的4621小时，提高到5019小时。以水光互补电站年均约14.94亿千瓦时的发电量计算，每年可减少二氧化碳排放约122.66万吨。

于海青介绍，未来水电站附近还将建起一个大型储能项目，这将成为全球首个梯级电站之间水能循环利用的储能示范项目，提供更稳定灵活的电力供应。

当地人说，青海海南州有三片蓝色的“海洋”： 一片是浩渺无垠的青海湖；一片是“黄河第一坝”龙羊峡水库；一片是全世界最大的光伏蓝海。

这片土地独享大自然的天然偏爱，而当地人也正在用更智慧、更节能的科学技艺，回报这份慷慨馈赠。