《Sustainable Energy Technologies and Assessments》：Spatially ecological assessments of photovoltaic power deployment on desertified areas in Northwest China
编辑推荐：
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光伏发电的部署增加了中国西北地区的草地净第一性生产力（FVC）和温度。
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农田土壤湿度提
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光伏发电的部署增加了中国西北地区的草地净第一性生产力（FVC）和温度。
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农田土壤湿度提高了0.0052立方米/立方米，显示出最强的保湿效果。
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中国西北地区有11.9%的地区实现了生态保护和光伏适宜性的双重效益。
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在核心生态区内外，ATT效应从负值转变为正值。
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核心生态区对光伏建设的反应更为敏感。
引言
在全球变暖的背景下，国际社会越来越重视用可再生能源替代传统化石燃料[1]、[2]。光伏发电已成为全球新增可再生能源容量的主要驱动力[3]。中国积极推进可持续能源转型，光伏产业实现了快速增长[4]、[5]，然而，大规模光伏发电所带来的生态响应已成为一个全球性问题。
以往的研究主要关注光伏板安装对当地微气候特征的影响，包括光伏设施建设引起的地表植被覆盖变化。然而，植被变化模式会因光伏电站所在的气候类型而异[6]、[7]。光伏板的安装会降低场地的风速[8]，从而改变地表辐射并进而影响区域温度[9]、[10]。这会导致土壤性质的变化，主要表现为土壤温度降低[8]、[10]，以及土壤质地[11]、容重和碳氮含量的变化[12]。光伏设施部署对温度的影响仍然存在争议，不同高度的空气温度变化也与地表温度变化不同[13]、[14]。
近年来，中国在其沙化和荒漠化地区大力推进大规模风能和光伏发电基地的建设。中国西北地区拥有丰富的太阳能资源，尤其是沙漠、戈壁和荒地。中国的核心生态区主要分布在中部和西部地区，不同土地覆盖类型下的光伏设施数量差异显著[15]。到2024年底，新疆、内蒙古、青海、甘肃、宁夏和陕西六个省份的集中式光伏电站累计并网容量占全国总量的41.8%，而2024年新增的装机容量贡献了全国增长的48.6%[16]。西北地区拥有最大的光伏部署面积[17]，其生态环境较为脆弱且敏感[18]。因此，评估该地区大规模光伏部署的环境后果对于促进可再生能源的可持续利用和实现沙漠景观的生态管理至关重要。
现有的研究主要分析了光伏电站选址对所在生态气候区内植被覆盖的影响。然而，很少有研究考察光伏建设对不同土地覆盖类型的影响[15]，并且缺乏对其环境影响的全面、多指标评估。此外，光伏适宜性、现有电站分布和生态变化很少被同时考虑，这限制了评估光伏部署在哪些地方更具环境兼容性的能力。本研究因此评估了中国西北地区光伏部署的生态效应，特别关注不同土地覆盖类型和生态区之间的差异。这项评估的关键优势在于它使用多种指标来评估不同环境背景下光伏部署的生态效应，从而为了解中国西北地区大规模光伏扩张的环境兼容性提供了全面的基础。
通过对受光伏发展影响的区域进行生态响应的空间评估，本研究做出了三个主要贡献：（i）阐明光伏建设如何影响中国西北地区不同环境下的生态质量；（ii）提供对光伏部署长期生态响应的定量理解；（iii）识别光伏发展与生态保护之间的空间协调或潜在冲突区域。本文的其余部分安排如下：第2节回顾了关于光伏部署及其生态效应的文献；第3节描述了研究区域、数据来源和方法论；第4节展示了光伏安装的空间分布及其生态影响；第5节将结果与以往研究进行比较，并讨论了与光伏部署相关的土地利用异质性和生态保护问题；第6节总结了研究结果和局限性。
节摘
文献综述
全球太阳能部署的加速主要得益于中国迅速发展的光伏产业，2023年光伏产业增长了116%[19]。2024年，中国的可再生能源发电容量增加了3.73亿千瓦，其中太阳能发电占比超过74%[20]。近年来，中国优先在西北地区部署大规模风能和太阳能发电基地，利用了该地区丰富的太阳能资源[21]。
方法和数据来源
本研究考察了中国西北地区光伏建设的生态效应。通过非参数检验、倾向得分匹配（PSM）和合成差异-in-differences（SDID）方法，评估了光伏对植被、气温和土壤湿度的影响，并比较了核心生态区内外生态响应的差异。
荒漠土地类型中的光伏发电部署
图1显示了2010年至2022年中国西北六个省份光伏安装面积的稳步增长趋势。2010年安装面积仅为3.75平方公里，而到2022年累计总面积达到了1,731平方公里。12年平均每年增加143平方公里。2013年，六个西北省份的光伏安装面积显著增加，年均增长150平方公里，增长率达到200%。2014年至2016年期间...
讨论与政策建议
根据不同土地覆盖类型以及生态区内外光伏建设生态效应的差异结果，本研究旨在为在中国境内和外部在生态友好条件下的大规模太阳能部署提供启示。
结论
本研究对中国西北地区光伏部署相关的生态响应进行了细致的评估。研究结果表明，光伏建设并未导致统一的生态效应。草地植被的显著改善和农田更好的保湿效果表明，初始的土地覆盖条件在塑造生态结果方面起着关键作用。随着时间的推移，估计的效应变得更加积极...
CRediT作者贡献声明
孙玉萌：撰写——初稿、可视化、方法论。 崔玉阳：撰写——初稿、可视化、方法论。 韩梦瑶：撰写——审稿与编辑、方法论、概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（批准号：42371183）、中国科学院的“青年杰出人才开发计划”（批准号：2023RC002）以及中国科学院青年创新促进协会（批准号：2023058）的支持。
孙玉萌|崔玉阳|韩梦瑶
