青藏高原苏干湖盆地光伏电站对戈壁风沙环境的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00145

摘要/Abstract

摘要：

以位于青藏高原苏干湖盆地中部四十里戈壁区的某新建光伏电站为研究区，通过在光伏电站内外架设自动气象站和八方位集沙仪实施同步对比风沙观测，分析研究光伏电站对风沙环境的影响。结果表明：光伏电站对风沙动力条件具有很强的削弱和明显的导向作用，平均风速、起沙风频率、最大可能输沙量都明显下降，三者的削减率分别为48.50%、57.69%、84.01%，整体风向、起沙风向和合成输沙方向均趋向于光伏组件长轴走向；受新建电站施工扰动影响，电站内沙源增加和风沙输移障碍因素改变，电站内实测输沙量增加明显，是电站外的9.61倍。因此，戈壁光伏电站建设中应更加注重水土保持措施，建设后需及时恢复原始地表，同时设置必要的固沙措施，降低电站内风沙输移，避免形成新的区域风沙释放源。戈壁光伏电站风沙环境的评估应更加注重输沙量的实测评估，仅依据气象数据的理论评估可能与实际情况相差甚远。

关键词: 青藏高原, 苏干湖盆地, 光伏电站, 风沙动力, 戈壁

Abstract:

Based on the study of a newly constructed photovoltaic power station（PPS） located in the middle of the Sugan Lake Basin on the Qinghai-Xizang Plateau as the study area， this paper analyzed the impact of the PPS on the aeolian sand environment by synchronously installing automatic meteorological stations and eight-directional sand traps inside and outside the PPS for comparative aeolian sand observations. The results show that the PPS significantly weakens wind-sand dynamics and exerts a distinct directional effect. The average wind speed， sand-lifting wind frequency， and maximum possible sand transport rate have all significantly decreased， with reduction rates of 48.50%， 57.69%， and 84.01%， respectively. The overall wind direction， sand-drifting wind direction， and synthetic sand transport direction have all tended toward the longitudinal axis of the photovoltaic panels. However， construction disturbance led to increased sand sources within the PPS and altered obstacles for sand transport， resulting in a measured sand transport rate inside the PPS 9.61 times higher than outside. Therefore， soil-water conservation measures should be prioritized during gobi PPS construction， with original ground surfaces restored promptly post-construction. Necessary sand-fixing measures must be implemented to reduce internal sand transport and avoid creating new regional sand sources. Assessments of wind-sand environments for gobi PPS should emphasize field-measured sand transport data， as theoretical evaluations relying solely on meteorological data may substantially deviate from actual conditions.

Key words: Qinghai-Xizang Plateau, Sugan Lake Basin, photovoltaic power station, wind-sand dynamics, gobi desert

中图分类号:

P931.3

牛清河, 苏春丽, 肖建华, 王博, 夏磊, 张晴, 刘璐璐. 青藏高原苏干湖盆地光伏电站对戈壁风沙环境的影响[J]. 中国沙漠, 2025, 45(6): 249-257.

Qinghe Niu, Chunli Su, Jianhua Xiao, Bo Wang, Lei Xia, Qing Zhang, Lulu Liu. Impact of photovoltaic power stations on the aeolian sand environment of gobi in the Sugan Lake Basin， Qinghai-Xizang Plateau[J]. Journal of Desert Research, 2025, 45(6): 249-257.

图/表 9

参考文献 52

[1]	Renewable Energy Policy Network for the 21^st Century.Renewables 2024 Global Status Report［R/OL］.［2024-06-15］..
[2]	国家能源局.国家能源局发布2024年全国电力工业统计数据［R/OL］.［2025-01-21］..
[3]	中国绿色时报.三北沙漠戈壁荒漠地区光伏治沙规划印发［R/OL］.［2025-06-26］..
[4]	朱震达，吴正，刘恕.中国沙漠概论［M］.北京：科学出版社，1980：1-4.
[5]	卢霞.荒漠戈壁区光伏电站建设的环境效应分析［D］.兰州：兰州大学，2013.
[6]	杨丽薇，高晓清，吕芳，等.光伏电站对格尔木荒漠地区太阳辐射场的影响研究［J］.太阳能学报，2015，36（9）：2160-2166.
[7]	Chang Z F， Liu S Z， Zhu S J，et al.Ecological functions of PV power plants in the desert and gobi［J］.Journal of Resources and Ecology，2016，7（2）：130-136.
[8]	高晓清，杨丽薇，吕芳，等.光伏电站对格尔木荒漠地区空气温湿度影响的观测研究［J］.太阳能学报，2016，37（11）：2909-2915.
[9]	刘世增，常兆丰，朱淑娟，等.沙漠戈壁光伏电厂的生态学意义［J］.生态经济，2016，32（2）：177-181.
[10]	王涛.光伏电站建设对靖边县土壤、植被的影响研究［D］.西安：西北农林科技大学，2016.
[11]	赵鹏宇.光伏电板对地表土壤颗粒及小气候的影响［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2016.
[12]	殷代英，马鹿，屈建军，等.大型光伏电站对共和盆地荒漠区微气候的影响［J］.水土保持通报，2017，37（3）：15-21.
[13]	陈曦，高永，翟波，等.沙区光伏电场的风沙流输移特征［J］.干旱区研究，2019，36（3）：684-690.
[14]	王祯仪，汪季，高永，等.光伏电站建设对沙区生态环境的影响［J］.水土保持通报，2019，39（1）：191-196.
[15]	周茂荣，王喜君.光伏电站工程对土壤与植被的影响：以甘肃河西走廊荒漠戈壁区为例［J］.中国水土保持科学，2019，17（2）：132-138.
[16]	Liu Y， Zhang R Q， Ma X R，et al.Combined ecological and economic benefits of the solar photovoltaic industry in arid sandy ecosystems［J］.Journal of Cleaner Production，2020，262：121376.
[17]	李培都，高晓清.光伏电站对生态环境气候的影响综述［J］.高原气象，2021，40（3）：702-710.
[18]	Uldrijan D， Kováčiková M， Jakimiuk A，et al.Ecological effects of preferential vegetation composition developed on sites with photovoltaic power plants［J］.Ecological Engineering，2021，168：106274.
[19]	王颖，李国庆，周洁，等.光伏阵列对土壤水分的影响研究［J］.太阳能，2021（7）：53-58.
[20]	Yue S， Guo M， Zou P，et al.Effects of photovoltaic panels on soil temperature and moisture in desert areas［J］.Environmental Science and Pollution Research，2021，28：17506-17518.
[21]	秦一凡.大型荒漠光伏开发对局地微气候-土壤-植被的影响研究［D］.西安：西安理工大学，2022.
[22]	杨若婷，牛清河，屈建军，等.青海共和盆地固定支架式光伏阵列对阵内风场的影响［J］.中国沙漠，2022，42（5）：114-121.
[23]	Xia Z， Li Y， Zhang W，et al.Solar photovoltaic program helps turn deserts green in China：evidence from satellite monitoring［J］.Journal of Environmental Management，2022，324：116338.
[24]	Mai F J， Bai R L.Discussion on PV desertification control scheme［J］.Solar Energy，2023（1）：30-34.
[25]	田政卿，张勇，刘向，等.光伏电站建设对陆地生态环境的影响：研究进展与展望［J］.环境科学，2023，4（1）：239-247.
[26]	鲍平安，季波，孙果，等.光伏电站建设对植物群落与土壤特征的影响［J］.草业学报，2024，33（12）：23-33.
[27]	陈强，迟洪明，丁伟，等.腾格里沙漠南缘大型光伏基地植被保护和生态修复的理论与对策［J］.中国沙漠，2024，44（5）：123-132.
[28]	乔慧.光伏电站风沙运动特征及植被恢复对土壤的影响［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2024.
[29]	Song C C， Guo Z L， Liu Z G，et al.Application of photovoltaics on different types of land in China：opportunities，status and challenges［J］.Renewable & Sustainable Energy Reviews，2024，191：114-116.
[30]	Wang Y M， Liu B L， Xing Y，et al.Ecological construction status of photovoltaic power plants in China's deserts［J］.Frontiers in Environmental Science，2024，12：15.
[31]	王怡雯，马瑶瑶，史培军，等.干旱区光伏电站运营对局地生态环境的影响［J］.干旱区研究，2024，41（8）：1423-1433.
[32]	张呈春.宁夏荒漠地区光伏电站对微气候的影响及防风固沙效应观测与分析［D］.银川：宁夏大学，2024.
[33]	赵春黎，马文勇，张雅京，等.不同尺度下光伏电站的生态效应探讨［J］.生态学报，2024，44（23）：1-10.
[34]	李森，赵京东，李泽东，等.沙漠、戈壁和荒漠地区光伏系统生态影响研究进展［J］.环境工程技术学报，2025，15（2）：709-716.
[35]	刘坤，王波，张发国，等.光伏电站建设的生态效应：光伏治沙研究进展与展望［J］.中国沙漠，2025，45（1）：277-291.
[36]	郭彩贇，韩致文，李爱敏，等.库布齐沙漠110 MW光伏基地次生风沙危害的动力学机制［J］.中国沙漠，2018，38（2）：225-232.
[37]	唐国栋，蒙仲举，高永，等.沙区光伏阵列对近地层风沙输移的干扰效应［J］.农业工程学报，2021，37（13）：101-110.
[38]	赵明智，吴丽玲，王帅，等.光伏阵列对沙漠风沙运动的影响研究［J］.内蒙古工业大学学报，2022，41（2）：137-149.
[39]	付宁.沙漠光伏电站地表固沙效应及沙尘输运特征数值研究［D］.兰州：兰州理工大学，2024.
[40]	豪宝尔.荒漠草原光伏电池板阵列对表层土壤风蚀的作用机理研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2024.
[41]	李振洋，张宏伟，尚思汝，等.戈壁光热电站内风沙环境特征及运动规律［J］.中国沙漠，2025，45（2）：17-28.
[42]	Wang T， Liu B L， Tan L H，et al.Aeolian transport within a large-scale concentrated solar power plant in the gobi region［J］.Geomorphology，2024，455（Jun.15）：1-10.
[43]	喻生波，屈君霞.苏干湖盆地地下水氢氧稳定同位素特征及其意义［J］.干旱区资源与环境，2021，35（1）：169-175.
[44]	张腾，苗运法，邹亚国，等.极端干旱区苏干湖湿地植被分类与变化分析［J］.中国沙漠，2024，44（4）：81-90.
[45]	田敏，钱广强，杨转玲，等.柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风况特征及其对风沙地貌发育的影响［J］.中国沙漠，2021，41（1）：1-9.
[46]	凌裕泉.最大可能输沙量的工程计算［J］.中国沙漠，1997，17（4）：362-368.
[47]	袁方，张振师，卜崇峰，等.毛乌素沙地光伏电站项目区风速流场及风蚀防治措施［J］.中国沙漠，2016，36（2）：287-294.
[48]	屈准，韩庆杰，殷代英.塔拉滩光伏园区对局地气象条件的影响［J］.地理研究，2025，44（7）：1811-1825.
[49]	赵延岩，应江，李振朝，等.戈壁光伏电站气象要素特征［J］.高原气象，2022，41（4）：977-987.
[50]	Zhang Z C， Dong Z B， Qian G Q，et al.Implications of surface properties for dust emission from gravel deserts （gobis） in the Hexi Corridor［J］.Geoderma，2016，268：69-77.
[51]	张正偲，潘凯佳，梁爱民，等.戈壁沙尘释放过程与机理研究进展［J］.地球科学进展，2019，34（9）：891-900.
[52]	刘雅婧，王丹阳，常旭，等.光伏电站建设对西北荒漠区生态环境的影响研究进展［J］.中国水土保持科学，2025，23（2）：9-17.

风向	月份												全年
风向	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2	全年
合计	66.53	66.53	56.50	35.70	41.29	42.73	56.03	64.51	76.78	71.79	81.63	84.55	57.69
N	28.88	28.88	32.54	25.27	19.91	21.74	36.85	52.46	56.87	53.47	100.00	20.93	32.81
NNE	47.92	47.92	46.48	30.25	21.79	64.64	85.00	71.02	4.00	16.67	—	93.75	44.19
NE	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	—	100.00	—	—	—	100.00
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S	—	—	—	—	—	—	100.00	100.00	—	—	—	—	100.00
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风向	月份												全年
风向	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2	全年
合计	66.53	66.53	56.50	35.70	41.29	42.73	56.03	64.51	76.78	71.79	81.63	84.55	57.69
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NNW	77.78	77.78	87.73	46.23	88.09	47.69	54.04	62.05	91.82	73.17	100.00	83.87	66.77

风向与输沙量	月份												全年
风向与输沙量	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2	全年
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WNW	99.47	99.39	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	99.71
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风向与输沙量	月份												全年
风向与输沙量	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2	全年
N	79.76	61.44	78.23	79.35	81.62	76.49	89.96	90.35	85.14	100.00	84.93	78.31	80.64
NNE	83.52	47.34	68.70	66.02	95.82	96.20	93.39	6.96	-97.24	—	99.80	68.49	74.22
NE	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	—	100.00	—	—	—	100.00	100.00
ENE	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	—	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00
E	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00
ESE	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00
SE	100.00	—	100.00	100.00	—	100.00	—	—	100.00	—	—	—	100.00
SSE	—	—	—	100.00	—	—	—	—	—	—	—	—	—
S	—	—	—	100.00	—	100.00	100.00	—	—	—	—	—	100.00
SSW	100.00	—	—	100.00	—	—	100.00	100.00	—	—	—	—	99.97
SW	—	100.00	—	100.00	—	100.00	—	100.00	—	—	100.00	—	100.00
WSW	93.98	55.49	100.00	—	—	100.00	100.00	100.00	100.00	74.59	100.00	100.00	96.71
W	99.53	97.37	100.00	100.00	100.00	100.00	99.97	100.00	100.00	99.44	100.00	100.00	99.12
WNW	99.47	99.39	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	99.71
NW	100.00	99.93	100.00	100.00	99.44	99.80	100.00	100.00	100.00	—	100.00	100.00	99.90
NNW	84.31	81.21	75.37	97.38	92.64	92.13	86.10	99.53	99.42	100.00	82.07	100.00	91.08
Q	83.67	71.67	77.61	80.89	85.27	82.46	89.79	89.65	87.33	99.24	90.29	88.45	84.01
RQ	80.97	67.96	78.06	83.41	84.28	81.43	89.08	92.25	89.17	99.25	85.79	83.33	83.29

来沙方向	输沙量/（g·cm^-1·a^-1）		电站内/电站外
来沙方向	电站外	电站内	电站内/电站外
N	61.63	1 062.40	17.24
NE	71.60	422.94	5.91
E	70.63	270.76	3.83
SE	40.00	317.00	7.93
S	54.15	553.01	10.21
SW	39.75	454.86	11.44
W	63.90	410.32	6.42
NW	18.15	518.31	28.56
SUM	417.29	4 009.58	9.61