在广袤(mao)的塔克拉玛干沙漠腹地，一条522公里长(chang)的塔里木沙漠公路纵贯南北，公路两旁绿意(yi)盎然的生态防护林平添(tian)了几分生机灵动(dong)，犹如给这片大漠沙洲系上了一条绿色(se)腰带(dai)。2022年，中国石油塔里木油田(tian)公司(si)对这条沙漠公路进行改造“升级”后(hou)，沿林带(dai)布设的水井房旁又(you)多了散布的光伏板，在阳光下熠熠生辉，格外耀眼。
这项改造工程是我国距离(li)最(zui)长(chang)的光伏灌溉(gai)治沙工程——塔里木沙漠公路零碳示范工程（以下简称“零碳示范工程”），也是中国石油塔里木油田(tian)公司(si)聚焦“双(shuang)碳”目标，践行绿色(se)发展的生动(dong)实践。在前期将11口水源井接入网电、12口井试点建(jian)设光伏电站的基础(chu)上，继续对剩余86口水井房进行光伏改造，实现生态防护林抽水灌溉(gai)“油改电”，开启“阳光养绿”新模式。
新模式给塔克拉玛干沙漠带(dai)来了哪些改变？在茫茫沙海建(jian)光伏电站又(you)是种什么体验？请随记者一同走近全国首(shou)条零碳沙漠公路。
“阳光”抽水灌溉(gai) 24小时不断电 109个家庭(ting)值守沿途水井房
塔克拉玛干沙漠是我国最(zui)大的沙漠，东西(xi)长(chang)约1000公里，南北宽约400公里。1995年，塔里木沙漠公路建(jian)成通车后(hou)，打通了塔里木盆地南北交通阻隔，使和田(tian)地区到乌鲁木齐的路程缩短了500多公里。
塔克拉玛干沙漠也是世(shi)界(jie)第二大流动(dong)沙漠，在定向风的作(zuo)用下会(hui)不断迁移。塔里木沙漠公路也因此被称为(wei)“世(shi)界(jie)最(zui)长(chang)贯穿流动(dong)沙漠的等级公路”，但(dan)风沙掩埋始终是悬在这条公路头顶的一把利剑。
既(ji)然无法阻挡风沙侵袭，就想办法固沙。经过多年努(nu)力，2006年4月，2000多万株梭梭、红柳等耐盐碱(jian)、耐干旱的植物(wu)在沙漠公路两旁筑起了生态防护林。从此，这道“绿色(se)长(chang)城”让过路司(si)机“再也不会(hui)被风沙迷(mi)了双(shuang)眼”，慕名而(er)来的游客也时常感叹(tan)，“沙漠里能看到这么多绿色(se)植物(wu)，简直是奇迹(ji)”。
随着零碳示范工程的启用，变化还(hai)在不断发生。
沿着塔里木沙漠公路行驶，每隔4公里就能看到一座保障(zhang)灌溉(gai)用水的水井房，全程一共(gong)109座，每座都有一个家庭(ting)值守。每年8个多月的植物(wu)生长(chang)期内，他们都要守在这里，负(fu)责维护4公里范围的防护林。
驻守工人(ren)介绍，他们每天的工作(zuo)从开浇灌总阀门(men)和管道开关开始。除此之外，还(hai)要检修滴灌管道、定期施肥除虫(chong)。对于他们而(er)言(yan)，风吹日晒和漫天沙尘已不新鲜(xian)，新鲜(xian)的是水井房旁三(san)排光伏板带(dai)来的实实在在的变化。
据了解，沙漠公路光伏电站总装机规模达3800千(qian)瓦(wa)，每天发电量1.1万度左右，年发电量约360万度，不仅(jin)可以满足沿途水井房每日抽水灌溉(gai)全部用电，还(hai)可为(wei)驻守工人(ren)的日常用电提供保障(zhang)。
“过去靠柴油机发电时，每天白天连(lian)续抽水浇灌12个小时，一到晚上就没电可用，驻守工人(ren)们不得不守着黑漆漆的沙漠。”中国石油塔里木油田(tian)公司(si)塔中采油气管理区一级主管李剑告诉记者，零碳示范工程启用后(hou)，水井房16年来首(shou)次实现24小时不间断供电，空调、电视、冰箱也逐渐搬进了值守点。
变化不止于此——
值守环境更“静”了。“以前柴油机发电，噪音大得很，说话都要大嗓(sang)门(men)。现在，光伏发电设备的动(dong)静和一台空调差不多。”驻守工人(ren)说。
运维成本更低了。李剑介绍，零碳示范工程建(jian)成投运后(hou)，年节约柴油机维修费用180万元，减少柴油消(xiao)耗约1000吨，扣减设备折旧费等，年节约运行成本近400万元。
变化最(zui)明显的是碳排放。李剑给记者算(suan)了笔账，随着柴油消(xiao)耗的降低，每年可减少3410吨二氧化碳的排放。抽水浇灌实现了“零排放”，生态防护林每年可吸收约2万吨二氧化碳，可以中和约9万台次过往车辆(liang)碳排放。换(huan)句(ju)话说，整条沙漠公路的运行不会(hui)再向大气输出(chu)二氧化碳，这便是“零碳”的关键。
优化技术(shu)路线 调整施工方案 140多天建(jian)成零碳示范工程
在流动(dong)沙漠筑路不易，修建(jian)光伏电站也是如此。
作(zuo)为(wei)光伏电站的重要组成部分，光伏组件在户外的发电性能，往往受到组件本身(shen)材料(liao)老化、工作(zuo)温度、太阳辐射(she)强度、组件表面反射(she)率(lu)，以及所在地的气候条件等因素影(ying)响。
零碳示范工程位于沙漠腹地，这里气候干旱少雨，地基结构松散，沙丘移动(dong)性较(jiao)大，较(jiao)常规地点施工更具特殊性。“六七月极(ji)端最(zui)高气温可达45摄氏度、沙表面温度超过70摄氏度，地面就像烤肉的铁板一样。到了春秋季，沙尘天气频发，平均3至(zhi)5天就要经受一次风沙侵袭。”李剑说，工程采用的单晶单面光伏组件及磷酸铁锂电池储能单元，就是考虑其(qi)在耐久(jiu)性能、抗干燥性能以及防风沙性能方面的优异表现。
白天酷热难(nan)耐的沙漠，一到晚上就是另外一番(fan)景象：最(zui)低气温有时能降至(zhi)零下二三(san)十摄氏度。此时光伏电站不仅(jin)要经受巨大的温差考验，还(hai)失去了工作(zuo)“动(dong)力”，这对设备稳定且持续运行极(ji)为(wei)不利。
为(wei)应对这一问题，结合光伏发电特点，建(jian)设者们为(wei)其(qi)量身(shen)定制了三(san)套建(jian)设方案来延长(chang)光伏电站的“续航(hang)”时间。方案一是白天晴天的情况下，光伏所发电力给负(fu)载供电；光照弱或无日照情况下，启用应急柴油发电机。方案二在此基础(chu)上，加(jia)上储能蓄电池，即白天光伏所发多余电量给储能单元充电；光照弱的情况下，储能单元放电满足负(fu)载的用电需求；沙尘暴或阴(yin)雨天等无日照情况下，启动(dong)柴油发电机，作(zuo)为(wei)应急电源给负(fu)载供电。
“经综合对比(bi)分析，方案三(san)因碳排放量的优势成为(wei)最(zui)佳选择。”李剑向记者解释(shi)道，该方案的储能单元蓄电量更大，可提供7小时电量，光照弱的情况下，可满足浇灌期间最(zui)短日照时间的浇灌时长(chang)要求和值守工人(ren)晚间日常用电需求。在无日照情况下则停止浇灌，从而(er)完全实现碳的零排放。
为(wei)确(que)保设备稳定运行，零碳示范工程采用“发电—汇流—降压(ya)—输电/存储”工艺，将变流器及储能电池合并撬装至(zhi)工业集(ji)装房。该工艺在创造恒温运行环境、提升防尘等级的同时，还(hai)能延长(chang)关键设备的使用寿命。
光伏电站的“使命”是为(wei)邻近水井房提供必要电能。考虑到站点高度分散、规模小、数量多的特殊性，建(jian)设者们在工程设计及实施过程中广泛(fan)应用标准化、模块化技术(shu)，实现就近供电，避免了长(chang)距离(li)输电的损耗。
“整个施工战线纵向距离(li)达到343千(qian)米，为(wei)更加(jia)顺畅、快捷开展现场工作(zuo)，我们还(hai)对太阳能板基础(chu)进行优化，用叶轮螺旋钢管柱基础(chu)替代原设计中的水泥(ni)基墩(dun)。如此一来，可避免水泥(ni)砂浆凝固快导致的来回(hui)拉运工作(zuo)量大及凝堵风险，同时降低基坑挖掘工作(zuo)量，缩短施工周期，较(jiao)大程度降低施工费用。”李剑说。
得益于技术(shu)路线以及施工方式的优化探索(suo)，零碳示范工程从开工到完工仅(jin)用了140余天。
板上发电防沙 板下遮阴(yin)植绿 走出(chu)光伏治沙新路子
零碳示范工程在茫茫沙海为(wei)植被浇灌提供“绿色(se)”电力，同时也“播种”着绿色(se)希望。
在塔克拉玛干沙漠建(jian)光伏电站，既(ji)要防止桩基周边被掏空，也要防止光伏板被黄(huang)沙掩埋。这是流沙侵蚀带(dai)来的难(nan)题。
“答题思路”在零碳示范工程设计之初就已明确(que)——
充分利用光伏板的“先天优势”。李剑解释(shi)道，“身(shen)高”2.8米左右的光伏板，防风高度是大多数荒漠植被的5至(zhi)9倍，可以干扰风向、降低风速。因此，不论是就地固沙还(hai)是阻截过境流沙，其(qi)发挥的作(zuo)用都远远大于各种沙障(zhang)。“本着‘占地面积(ji)最(zui)小、尽量避开高大树木’的原则，在建(jian)设光伏板的同时，我们还(hai)在光伏板周边一定范围内采用具有较(jiao)好防沙治沙作(zuo)用的芦苇草方格，极(ji)大减缓了沙丘的推进速度。”
沙漠地区地广人(ren)稀，水源井用电功率(lu)低，光伏装机规模小，可根据沙丘地势、林带(dai)分布等灵活布置(zhi)光伏板，只要保持37至(zhi)41度的倾角，就能既(ji)利于光伏板排沙自清理，又(you)能保证在全年上午9点到下午3点的时段，光伏板前后(hou)左右互不遮挡。
“光伏板撑起的阴(yin)凉区域能降低沙漠土壤中水分蒸发，使苗木生长(chang)环境得到一定程度的改善。而(er)植被的生长(chang)繁衍又(you)可以减少光伏板周边沙尘，增加(jia)太阳能电池板发电效率(lu)，形成良(liang)性循环生态模式。”李剑补充说道。
板上发电防沙，板下遮阴(yin)植绿，零碳示范工程实现了光伏发电、防沙固沙、沙漠治理的有机结合，为(wei)国家荒漠化治理和沙漠公路运行维护提供了“塔里木方案”。近两年来，有了零碳示范工程的“守护”，生态小环境逐步形成：公路两旁郁郁葱葱的防护林平均“身(shen)高”已超过2米，还(hai)有不少野兔、沙狐(hu)、飞鸟(niao)等在此安家，大漠多了几分生机盎然。
一边是蓄力生长(chang)的绿色(se)希望，一边是不断显现的综合效益——
塔克拉玛干摇身(shen)一变成了“绿电热土”。截至(zhi)目前，零碳示范工程已累计发出(chu)绿电超600万度，实现了治沙和环境保护的双(shuang)重功效。在同一片沙海，总装机规模达130万千(qian)瓦(wa)的四座光伏电站已在沙漠腹地等扎根，今年累计生产(chan)绿电超6亿(yi)度，为(wei)电力供应迎峰度夏、经济社(she)会(hui)绿色(se)发展提供保障(zhang)。与此同时，一个面积(ji)相(xiang)当于3285个足球(qiu)场大小、年设计发电量达21亿(yi)度的光伏发电项目正慢慢从规划走向现实。
油气资(zi)源“喷(pen)涌”而(er)出(chu)。依托沙漠公路，塔里木32个现代化大中型油气田(tian)如雨后(hou)春笋般迅速崛起，一跃成为(wei)我国最(zui)大超深油气生产(chan)基地和西(xi)气东输主力气源地。
零碳示范工程的启用，给“死亡之海”播下绿色(se)希望。当下，这条从茫茫沙漠中走出(chu)的绿色(se)低碳之路，仍(reng)不断向沙漠深处延伸(shen)。
“油气开发是高碳排行业，践行‘双(shuang)碳’目标就要努(nu)力降低碳排放。目前，我们正在开展碳捕集(ji)及相(xiang)关技术(shu)的攻关，将二氧化碳捕获后(hou)直接利用或封存，以减少碳排放量。”轮南采油气管理区油气藏地质研究所党支部书记、副所长(chang)张博介绍，下一步，还(hai)将统筹做好二氧化碳捕集(ji)驱(qu)油工作(zuo)，在有效降低碳排放之余，全面统筹推进新能源业务(wu)发展，让不断造就“奇迹(ji)”的绿洲生生不息。