武曉南

【摘 要】通過馬頭熱電分公司灰場揚塵治理和光伏發(fā)電項目開發(fā)研究，對公司儲灰場土地進行綜合利用開發(fā)及環(huán)境保護治理，項目的實施可以改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)節(jié)能減排，而且對國內(nèi)相關(guān)火電廠灰場揚塵治理和土地利用開發(fā)類型項目起到示范作用。

【Abstract】Through the research and analysis on dust treatment in the ash yard and development of photovoltaic power generation project of Matou thermal power plant ， the comprehensive utilization development and environmental protection treatment of the ash storage farm land of the company are carried out.The implementation of the project can improve the local ecological environment， optimize the energy structure and achieve energy saving and emission reduction.It also plays an exemplary role in the project of dust treatment in the ash yard and land use development of related domestic thermal power plant.

【關(guān)鍵詞】揚塵治理 ； 光伏發(fā)電；火電廠

【Keywords】 dust treatment；photovoltaic power generation；thermal power plant

【中圖分類號】F062.4 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0146-02

1 研究背景及意義

1.1 研究背景

火力發(fā)電廠中的粉煤灰是將入廠煤磨細成粉狀，用預(yù)熱空氣噴入爐膛燃燒后產(chǎn)生高溫煙氣經(jīng)除塵裝置收集后而得到的。隨著排灰量的不斷增長，儲灰場在長期運行中一定程度地出現(xiàn)了污染環(huán)境的問題，嚴重影響儲灰場周邊的生態(tài)環(huán)境。

光伏電站具有可無人值守、工程建設(shè)時間可控、規(guī)模設(shè)計靈活、可就地使用等優(yōu)點。利用儲灰場等未開發(fā)利用土地建設(shè)光伏發(fā)電項目可以節(jié)約土地資源，構(gòu)建灰場揚塵治理新模式。受國家政策調(diào)整影響，目前地面集中式光伏電站補貼逐年下調(diào)、土地資源審批越發(fā)嚴格，光伏土地審批難的問題已經(jīng)成為制約光伏項目規(guī)模化開發(fā)的主要因素。通過電站優(yōu)化設(shè)計、采用國內(nèi)先進的光伏發(fā)電技術(shù)、應(yīng)用高效的系統(tǒng)組件實現(xiàn)灰場土地資源的最大化利用。[1]

1.2 研究灰場揚塵治理和光伏發(fā)電的重要意義

①解決灰場環(huán)境污染難題，改善當?shù)負P塵污染現(xiàn)狀。我國火力發(fā)電廠的儲灰場土地性質(zhì)多屬于工業(yè)用地，由國家劃撥使用，大量儲灰用地嚴重占用國家土地資源。受灰場所在的地理環(huán)境以及灰場管理方式不夠科學影響，灰場環(huán)境管理常年處于弱化狀態(tài)。②響應(yīng)國家可再生能源發(fā)展政策，開發(fā)光伏發(fā)電，增加非化石能源消費比重，減少污染物排放。③降低環(huán)保治理成本，提升公司經(jīng)營效益。在灰場建設(shè)光伏發(fā)電項目符合國家和集團公司發(fā)展要求，有利于促進公司多元化發(fā)展，改善公司單一依靠火力發(fā)電的盈利模式，同時能夠降低灰場管理運行成本，增加發(fā)電收益。[2]

2 灰場揚塵治理和光伏發(fā)電項目開發(fā)現(xiàn)狀分析

2.1 馬電公司灰場現(xiàn)狀

馬電公司灰場位于邯鄲市南部約15 公里處，地處古漳河故道上，是在平地上四面圍壩而成，屬于平地型灰場。始建于1976 年，到1997 年由南到北共分三期建設(shè)，灰場總占地面積6435 畝，灰場地勢整體呈西南高、東北低態(tài)勢。因灰場面積較大且灰場內(nèi)部有大面積沼澤和池塘，積水不能夠根據(jù)季節(jié)的變化及時調(diào)整灰場內(nèi)積水面積，給壩體和周圍環(huán)境帶來安全隱患，雖然公司投入大量資金和人力物力對灰場開展環(huán)境治理，但是治理效果不明顯。馬電公司自2016年11月起對灰場光伏項目開展初步可行性研究調(diào)查，就灰場土地性質(zhì)、污染影響評價、利用現(xiàn)狀進行摸底調(diào)查，確認光伏發(fā)電項目建設(shè)條件，就光伏發(fā)電工程任務(wù)和規(guī)模、總體方案設(shè)計和發(fā)電量計算、工程設(shè)計概算進行了初步研究。

2.2 國內(nèi)灰場揚塵治理現(xiàn)狀

我國現(xiàn)有灰場治理揚塵的主要方法有：灰面覆水或覆土、灰場噴淋、道路灑水等。對運行灰場采取灑水的辦法，對庫容已滿的廢棄灰場則采用覆土后種植植被或農(nóng)作物。由于粉煤灰的保水性差，在干燥天氣中水分難以保持，要控制灰場不揚塵需進行不斷灑水作業(yè)。上述幾種方法勞動強度大，效率低，不是解決問題的根本辦法。

3 灰場揚塵治理和光伏發(fā)電開發(fā)的研究內(nèi)容和具體方案

3.1 馬電公司灰場區(qū)域太陽能資源情況

馬電公司灰場場址及附近無輻射氣象站，根據(jù)相關(guān)電力咨詢公司專業(yè)軟件測算，灰場光伏項目場址處年總輻射4885.6MJ/m2，根據(jù)《太陽能資源評估方法》（QX/T 89-2008）中的分級評估方法，灰場項目場址太陽能資源豐富程度屬Ⅲ類區(qū)，即資源豐富（3780～5040MJ/m2·a），全年太陽輻射平均直射比約為0.4，能保證項目有較高的發(fā)電收益，具有較好的開發(fā)前景。

3.2 馬電公司灰場揚塵治理情況

馬電公司4臺在運機組2015年全部完成燃煤機組超低排放改造，現(xiàn)有7、8號機組采用水沖灰方式排入公司儲灰場?；覉瞿壳懊媾R的主要問題是灰場揚塵對周圍大氣和土壤環(huán)境帶來污染的問題。盡管公司采取多種措施提高粉煤灰綜合利用程度，增加干灰銷售量，降低濕灰排放量，但由于灰場內(nèi)存灰較多，污染問題仍比較嚴重。公司設(shè)立環(huán)保督查領(lǐng)導小組后，對于灰場揚塵治理逐年重視，2015年開始投入大量資金，對灰場內(nèi)環(huán)境開始全面治理，并出臺了一系列針對性措施，對三期和四期灰場實施系統(tǒng)化管理，經(jīng)過連續(xù)不斷的資金持續(xù)投入，灰場揚塵治理初見成效。

3.3 馬電公司灰場揚塵治理和光伏發(fā)電開發(fā)的具體實施方案

灰場揚塵治理采取的主要技術(shù)手段是固結(jié)劑法，對仍在運行中的灰場采取固結(jié)劑噴灑法。即在四期灰場表面噴灑固結(jié)劑，使表層粉煤灰固結(jié)，防止粉塵飛揚；對庫容已滿的二期、三期灰場則采用復合固結(jié)層法。采取這樣的方法一方面能夠防止灰面的粉塵飛揚，另一方面能將灰場中的粉煤灰長期安全地封存起來。利用灰場中的灰加適量無機型固結(jié)劑，在灰場表面被平整、壓實后，在其上先做一層厚約15～25cm的碾壓結(jié)基層。然后再在碾壓固結(jié)基層上做一層厚約5cm的澆灌固結(jié)面層，這樣可以長期確保灰場不揚塵，在經(jīng)這樣處理的灰場表面上架設(shè)光伏組件支架，即光伏發(fā)電，這樣可以有效地防止其上層的水土流失，同時減小覆土層厚度。

灰場光伏發(fā)電項目規(guī)劃裝機容量50MW，全部采用280Wp單晶硅光伏組件。通過優(yōu)選采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。采用固定式光伏陣列運行方式，設(shè)計組件傾角采用31°傾角，能夠滿足灰塵及雨雪滑落要求，同時考慮螺旋樁結(jié)構(gòu)對支架穩(wěn)定性的影響及傾斜支架的角度范圍。項目由46 個1.09648MW 光伏子方陣組成。光伏發(fā)電方陣組件采用PERC電池技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率達到18%以上。

光伏電站內(nèi)光伏陣列布置方式為豎向平坡式，需對逆變器室及其室外箱變區(qū)、管理區(qū)地面進行適當整平，以利于施工和管理。光伏組件支架采用縱向橫梁結(jié)構(gòu)、橫向排布，螺旋樁支架方案。光伏組件支架沿結(jié)構(gòu)單元長度方向上設(shè)置橫向支架的間距為4m，每個結(jié)構(gòu)單元內(nèi)設(shè)置6道橫向支架。一個光伏組串由22 個光伏組件串聯(lián)而成，一個光伏子方陣由178 路光伏組串并聯(lián)而成。1MW 光伏子方陣由光伏組串、組串逆變設(shè)備、交流匯流箱及專用升壓變壓器構(gòu)成。以35kV 電壓等級出線兩回接入當?shù)仉娋W(wǎng)。根據(jù)總裝機容量、傾斜面輻照量、系統(tǒng)效率以及光伏組件標稱效率衰減等計算出光伏電站建成后，25 年的年平均發(fā)電量為5552.3 萬千瓦時，年等效利用小時數(shù)1100h，25 年總發(fā)電量為13.9 億千瓦時。在滿足年平均發(fā)電量5552.3 萬千瓦時，經(jīng)營期前三年含稅電價為1.05 元/kWh，中間17 年含稅電價為0.85 元/kWh，后5 年含稅電價為0.3644 元/kWh 的條件下（財務(wù)計算指標按2016年有關(guān)標準計算），通過對項目的清償能力、盈利能力、財務(wù)生存能力的分析，本工程年發(fā)電利潤大于800 萬。

4 結(jié)論和建議

①火電廠灰場揚塵問題是我國火電行業(yè)長期以來一直普遍存在且比較嚴重的一項歷史遺留問題。揚塵污染的治理是關(guān)系到生態(tài)環(huán)境的改善以及當?shù)厝嗣袢罕娚眢w健康的大事，只有采用合理有效的揚塵治理手段并謀劃建設(shè)有一定經(jīng)濟效益的建設(shè)項目才能調(diào)動火電企業(yè)治理揚塵的積極性，這樣火電廠貯灰場的揚塵問題才有可能得到根本解決?；覉龉夥l(fā)電項目可以對國內(nèi)火電企業(yè)灰場綜合利用起到較好的示范作用，對以后我國相當多的火電廠灰場綜合治理推廣有積極作用?；覉霾捎霉探Y(jié)劑噴灑法覆蓋以后在表面澆灌固結(jié)面層，防止灰塵飛揚，能夠顯著降低灰場附近揚塵污染影響。②灰場揚塵治理和光伏發(fā)電開發(fā)項目符合國家環(huán)保政策和可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略，利用灰場土地開發(fā)光伏發(fā)電項目能夠顯著降低灰場附近揚塵污染影響，提高土地資源綜合利用效率，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)企業(yè)多元化發(fā)展，在帶動當?shù)禺a(chǎn)業(yè)提升、促進經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護方面產(chǎn)生良好效益。

【參考文獻】

【1】紀愛華.光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計及技術(shù)應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2005.

【2】谷裕.大型火電廠灰場的揚塵治理[J].粉煤灰綜合利用，2009（05）：11-16.