山地光伏电站建设中的土地资源高效利用研究

摘要： 随着全球对清洁能源需求的不断增长，山地光伏电站建设日益增多。然而，山地地形复杂，土地资源宝贵且生态脆弱，如何实现土地资源的高效利用成为山地光伏电站建设面临的关键问题。本文分析了山地光伏电站建设中土地资源利用的现状与挑战，探讨了从电站规划设计、施工建设到运营管理等阶段实现土地资源高效利用的策略与技术，包括优化光伏阵列布局、采用新型光伏支架技术、开展土地综合利用等，并通过实际案例分析展示了这些策略的应用效果，提出了相应的政策建议与展望，旨在为山地光伏电站的可持续发展提供理论依据与实践指导。

关键词：山地光伏电站；土地资源；高效利用；可持续发展

一、引言

在全球应对气候变化、推动能源转型的背景下，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其开发利用得到了广泛关注。山地地区由于具有丰富的太阳能资源和广阔的可利用空间，成为光伏电站建设的重要选址区域。然而，与平原地区相比，山地地形起伏大、地质条件复杂，土地资源的高效利用面临诸多挑战。一方面，不合理的电站建设可能导致土地资源浪费，如大量土地被光伏阵列及附属设施占用，土地利用效率低下；另一方面，山地生态系统相对脆弱，电站建设和运营过程中可能对土壤、植被、水体等生态要素造成破坏，影响区域生态平衡。因此，深入研究山地光伏电站建设中的土地资源高效利用问题，对于实现清洁能源发展与土地资源保护的双赢具有重要意义。

二、山地光伏电站土地资源利用现状与挑战

（一）土地利用现状

目前，山地光伏电站建设多采用集中式布局，光伏阵列按照一定的间距和朝向排列在山坡上。为了保证光伏组件的采光效率，阵列之间通常需要留出较大的空间，导致土地利用率不高。此外，电站的配套设施如升压站、储能设施、检修道路等也占用了一定面积的土地，进一步降低了土地资源的整体利用效率。在一些地区，由于缺乏科学规划，光伏电站建设与当地土地利用规划和生态保护规划衔接不够紧密，出现了土地利用冲突和生态破坏现象。

（二）面临的挑战

1. 地形限制

山地地形的复杂性使得光伏阵列的布置难以实现标准化和规模化。在坡度较大的山坡上，为了保证光伏组件的稳定性和发电效率，需要采用特殊的支架结构和安装方式，这不仅增加了建设成本，还可能导致土地开挖和填方量增大，破坏原有的地形地貌和植被覆盖。

2. 生态保护

山地地区往往是生物多样性丰富的区域，电站建设可能对当地的动植物栖息地、水土保持功能等造成影响。例如，大规模的土地平整和基础施工可能破坏土壤结构，引发水土流失；光伏阵列的遮挡可能改变局部微气候和光照条件，影响植被生长和动物觅食、繁殖等活动。

3. 土地权属与协调

山地土地权属复杂，涉及多个集体或个人所有，在电站建设过程中，土地征收、流转和补偿等问题较为繁琐，需要协调各方利益关系。如果处理不当，容易引发社会矛盾，影响电站建设进度和运营稳定性。

三、土地资源高效利用策略与技术

（一）优化光伏阵列布局

1. 基于地形的阵列设计

利用地理信息系统（GIS）和计算机辅助设计（CAD）技术，对山地地形进行详细测绘和分析，根据山坡的坡度、朝向、日照时长等因素，优化光伏阵列的间距、行距和角度。在保证光伏组件采光充足的前提下，尽可能缩小阵列之间的间隙，提高土地利用率。例如，采用梯田式布局，将光伏阵列沿着等高线布置，既减少了土地开挖量，又能充分利用山坡的空间。

2. 混合阵列布局模式

结合不同类型的光伏组件和支架系统，采用混合阵列布局。例如，在坡度较缓的区域采用固定支架式光伏阵列，在坡度较大的区域采用跟踪式光伏阵列或柔性光伏组件。跟踪式光伏阵列可根据太阳位置自动调整角度，提高发电效率，但占地面积相对较大；柔性光伏组件则可以更好地适应复杂地形，减少土地占用。通过合理组合，在提高发电效益的同时优化土地资源配置。

（二）新型光伏支架技术

1. 高支架与低支架结合

采用高支架和低支架相结合的方式，高支架用于安装光伏组件，低支架用于铺设电缆、管道等附属设施。这种方式可以减少土地开挖和基础建设工程量，降低对土地的扰动。同时，低支架下方的空间可以进行植被恢复或其他土地综合利用，提高土地的立体利用效率。

2. 可调节支架系统

研发可调节高度和角度的光伏支架系统，根据山地地形和季节变化调整光伏组件的安装高度和角度。在冬季太阳高度角较低时，降低支架高度，减少组件之间的阴影遮挡；在夏季太阳高度角较高时，升高支架高度，增加组件的采光面积。这种可调节支架系统能够在不同地形和气候条件下最大限度地提高发电效率，减少土地资源浪费。

（三）土地综合利用

1. 农光互补与林光互补

在光伏阵列下方的土地上开展农业种植或林业种植，实现农光互补或林光互补。例如，种植喜阴作物如中药材、食用菌、蔬菜等，或者种植低矮的经济林木如油茶、核桃等。这样既可以充分利用土地资源，增加农业或林业产出，又能通过植被覆盖减少水土流失，改善生态环境。同时，农业或林业活动产生的废弃物还可以作为生物质能源进行利用，进一步提高资源综合利用效率。

2. 牧光互补

对于有放牧条件的山地地区，可以开展牧光互补模式。在光伏电站内合理规划放牧区域，养殖山羊、绵羊等家畜。光伏阵列为家畜提供遮阳场所，家畜的粪便可以作为肥料滋养土地，促进植被生长。这种模式实现了太阳能发电与畜牧业发展的有机结合，提高了土地的多功能利用价值。

3. 生态旅游开发

结合山地的自然风光和光伏电站的独特景观，开发生态旅游项目。例如，建设光伏科普观光步道、观景平台、太阳能主题公园等，吸引游客前来参观游览。通过生态旅游开发，不仅可以增加当地的旅游收入，还能提升公众对太阳能发电和生态保护的认识，促进山地地区的经济发展和生态文化建设。

四、案例分析

以某山地光伏电站为例，该电站位于山区，总占地面积约为 1000 亩，地形坡度在 15°- 30°之间。在建设过程中，采用了基于地形的优化阵列布局技术，通过 GIS 分析，将光伏阵列按照梯田式布局排列，阵列间距较传统布局缩小了 20%，土地利用率提高了 15%。同时，采用了高支架与低支架结合的新型支架技术，低支架下方种植了中药材，实现了农光互补。经过一年的运营，电站发电量稳定，中药材种植也取得了良好的经济效益，同时有效控制了水土流失，生态环境得到了较好的保护。此外，该电站还开发了生态旅游项目，年接待游客量达到 5 万人次，进一步提升了土地资源的综合利用价值。

五、结论

随着科技的不断进步和政策的持续完善，山地光伏电站建设中的土地资源高效利用将迎来更多的发展机遇。未来，新型光伏材料和设备的研发将进一步提高光伏组件的转换效率和适应性，减少土地占用；智能化的电站管理系统将实现对光伏阵列的精准控制和土地资源的动态监测，提高土地利用效率和电站运营效益；跨学科的研究和合作将为山地光伏电站建设与生态保护的协调发展提供更全面的理论支持和技术解决方案。通过各方的共同努力，山地光伏电站有望成为清洁能源发展与土地资源高效利用、生态环境保护相结合的典范，为全球可持续发展做出更大的贡献。

山地光伏电站建设中的土地资源高效利用是一个涉及多方面因素的复杂问题。通过优化光伏阵列布局、采用新型光伏支架技术、开展土地综合利用等策略与技术，并加强政策支持与引导，可以有效提高山地光伏电站土地资源的利用效率，实现清洁能源发展与土地资源保护、生态环境改善的协同共进。

参考文献

[1]赵振国.山地光伏电站建设的关键技术与应用[J].太阳能，2022（03）：67-71.

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