充分利用我国西北地区风光资源,建设以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型清洁能源基地(简称“沙戈荒基地”),是落实新发展理念、推动高质量发展,支撑如期实现“双碳”目标的重大决策部署。
根据规划,到2030年沙戈荒基地总装机约4.5亿千瓦,约为全球风光装机五分之一。调研发现,沙戈荒基地多采用“光伏+生态修复”模式,短期内实现了经济、社会和环境三重收益,但沙戈荒基地大部分处于水资源匮乏地区,其持续发展面临水资源硬约束和气候变化适应挑战,长期水资源和生态风险尚未引起关注。
一、沙戈荒基地生态修复模式带来突出的水资源供需矛盾。一是沙戈荒基地生态修复用水多为补给性差的地下水和冰雪融水,可持续性不强。如青海共和县光伏基地主要采用地下水进行生态修复,内蒙古达拉特旗基地用水则以地下疏干水为主。沙戈荒基地多位于瑷珲—腾冲线以西,可用水资源总量少、来源单一且蒸发量大于降水量,地下水补给困难。二是沙戈荒基地光伏板清洗过程中耗水不容忽视。以内蒙古鄂尔多斯基地项目为例,仅光伏板清洗一项,每年耗水约为24万m3,占当地人工生态环境补水量的11.4%;同时叠加生态修复持续大量用水,维持基地运转的水资源消耗总量相当大,且无法通过区域水循环过程重复利用。
二、沙戈荒基地建设光伏制氢项目进一步加剧供水矛盾。由于技术限制,制取1kg氢气需要10-15kg蒸馏水。以新疆阿克苏地区某30万千瓦光伏制氢项目为例,电解水制氢能力规划2万吨/年,年耗水量将达到20-30万吨。如沙戈荒基地装机总量一半制氢,则年用水量可高达生态补水44倍以上,必将进一步加剧当地水资源供需矛盾。
三、沙戈荒基地存在气候变化下水资源进一步失衡的潜在风险。近60年西北地区呈现显著“暖湿化”特征,气温以平均0.32℃/10年速率升高,降水以平均9.32 mm/10年的速率增加。但西北地区气候暖湿化不能从根本上改变沙戈荒景观基本格局。水资源与生产力空间分布的不匹配特征将日益严峻。随着气候变暖不断加速,西北地区蒸发明显增加,降水增加部分会被蒸发增加部分所抵消,同时升温会造成降雪次数减少,引起高山冰川和积雪量减少,造成荒漠地区可利用水资源量减少,进一步加剧当地水资源失衡问题。
为此,建议:
第一,做好沙戈荒地区水资源调查和历史水资源变化等基础性工作,掌握水土气生等要素发展演化基本规律。加强沙戈荒基地与周边样地长期对照监测,重点关注地下水水位和水资源总量的变化。通过监测定量评估沙戈荒基地对于当地水、土、气、生以及碳通量影响,为优化气候适应决策提供依据。
第二,建立最为严格的水资源保护和水资源调配、循环利用等制度,推动沙戈荒地区实现高水平保护。尽快划定沙戈荒基地水资源利用红线,利用人工智能等手段开展水资源收支平衡分析。基于研究结果,实施以水定绿、以水定光、以水定氢开发原则。在基地项目立项前、中、后开展以水资源为主线的生态评估、定期监测,做到水资源利用与生态系统稳定的动态平衡。
第三,开展未来气候变化情景下沙戈荒地区资源风险预估研究。高度重视全球气候变化对沙戈荒地区水资源时空分布的冲击和影响,预估不同升温情景下沙戈荒基地可用水资源量。研究未来气候变化趋势和影响,依据预估结果调整沙戈荒基地生态修复技术,以提高气候适应能力。
第四,设立国家专项基金,支持跨部门搭建综合性研究平台,探索沙戈荒基地的可持续发展模式。由国家设立沙戈荒基地可持续发展专项基金,出台相关引导性政策,支持地方、基地与高校/科研院所等联合申请建立沙戈荒可持续发展全国重点实验室,为沙戈荒基地及更广区域高水平保护提供广泛支撑,也可为南南合作提供有益经验。