太陽能光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應將光能直接轉變為電能的一種技術。主要由太陽電池板(組件)、控制器和逆變器等組成，主要部件由電子元器件構成。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，將太陽輻射能直接轉換成直流電能，而后通過并網逆變器，將直流電能轉化為與電網電壓同頻同相的交流電能，除供內部使用外，余量也可接入公用電網。

1、“光伏+機場”應用現狀

自1839年法國科學家E.Becquerel發現液體的光生伏特效應以來，盡管太陽能一直在發展成為可再生能源發電的主流形式，但由于其技術發展水平限制、成本較高的原因，光伏發電技術始終未被廣泛應用。直到21世紀，隨著光伏發電技術不斷突破，低碳環保的理念深入人心，光伏發電才邁入快速發展階段。由于機場擁有較多的可用空間、暢通無阻的地形和大量的能源需求，也開始逐漸成為光伏發電的一個重要應用場景。

目前，我國北京大興國際機場、上海虹橋國際機場、深圳寶安國際機場等均已建有太陽能光伏電站，不僅提高了機場的經濟效益，同時也達到節能減排的效果，取得了良好的社會效益。但是光伏發電在機場的應用遠未達到飽和，一方面由于在機場建筑物屋頂或者空地區域內安裝光伏電站時，需評估是否會對航空安全造成影響。另一方面由于我國現階段沒有將太陽能光伏發電系統應用于機場的通用指南，機場在建設光伏電站時缺乏建設依據，使得光伏電站在機場的大面積應用仍面臨較大困難。

2、“光伏+機場”適用可行

(1)由于機場建筑通常是大型、孤立的低層結構，基本不會遮擋陽光，有較大的空間在屋頂、外立面上安裝光伏組件。

2)由于機場在凈空方面有嚴格的限制面高度要求，機場內的大片空地通常無法用作其他用途，且其位于機場內部，便于維護管理，因此是安裝光伏組件的合適地點。

(3)機場作為民航業的重要基礎設施，碳排放量大，碳排放源除航空器外，主要為建筑物用電(熱)排放、地面保障車輛排放等。因此節約用電、優化能源結構、使用清潔能源是機場碳減排的主要方向。機場建設太陽能光伏電站可以節約能源、減少碳排放，助力實現碳達峰、碳中和目標愿景。

(4)隨著光伏發電技術的提高，太陽能光伏組件的成本也在不斷的降低，且其壽命可達25年。因此，光伏電站在機場應用的投入產出比高，投資回收期短(目前機場建設總體規劃的規劃年限為近期15年，遠期30年，可結合規劃用地及投入產出分析進行光伏電站的合理建設)。

3、“光伏+機場”安全評估

太陽能為機場提供節能減排與提高經濟效益的同時，也為機場運行帶來了一些潛在的安全風險，例如對管制員與飛行員產生的眩光影響、對無線電系統的電磁干擾、對凈空產生的影響等問題，這使得民航管理機構對該技術的審查和批準變得更加復雜。因此在考慮機場光伏電站建設時，需合理開展光伏電站對航空安全影響的評估工作，保證機場的安全運行。

(1)對電磁環境影響

航空無線電臺(站)是機場的重要設施，它們對機場的電磁環境都有特定的要求。光伏發電在將直流電能轉化為與電網電壓同頻同相的交流電能過程中，并網逆變器可能會產生電磁干擾，影響航空無線電臺(站)運行，進而影響航空安全。

因此，光伏發電設施需結合機場各無線電臺(站)的位置及其電磁環境要求、光伏逆變器位置及其輻射電磁波情況等進行綜合分析。

圖2 電磁干擾示意圖

圖片來源：電磁干擾三大要素詳細分析-計訊物聯

(2)對場面運行影響

根據《民用機場飛行區技術標準》(MH 5001-2021)相關條文，機場跑道、滑行道及其周邊范圍，屬于飛機起降和滑行的敏感區域，為保障飛行安全，對場地平整度、強度等均有嚴格要求。成規模設置的光伏組件，在飛行區內設置時具有侵入安全區的潛在危險。

因此，設置光伏發電設施需結合機場內飛行區場面運行相關標準規范及機場運營單位的需求等進行綜合分析。

圖3 機場場面示意圖

圖片來源：山西建投機械化集團呼和浩特新機場飛行區場道工程開工-山西建設投資集團有限公司

為了保障機場安全運行，在機場區域內有各種障礙物限制面，用以限制機場及其周圍地區障礙物的高度。而光伏組件安裝后都會或多或少的超過原地面或建筑物的高度，可能會突破障礙物限制面，進而影響機場運行安全。

因此，針對凈空限制的影響，需結合機場內飛行程序相關標準規范及機場運營單位的需求等進行綜合分析。

圖4 障礙物限制面示意圖

圖片來源：《民用機場飛行區技術標準》(MH 5001-2021)

(4)光污染影響

光伏電站通常由光伏組件(陣列)、逆變器以及相關輔助設施等構成。由于光伏組件具有反光特性，太陽光經光伏電池板反光后可能影響空中飛行員和地面塔臺管制人員，進而影響飛行安全。

因此，針對光污染的影響，需結合進離場航線、塔臺位置、塔臺明室高度、光伏板位置及安裝角度等進行綜合分析。

圖5 光污染示意圖

圖片來源：Solar Glare Hazard AnalysisTool (SGHAT)

4、“光伏+機場”建設流程

光伏設施的建設應與機場發展規劃相吻合，做好機場能源規劃，同時需符合國家及民航有關標準及規范。

(1)項目的立項

要針對機場的用地情況、機場的氣象條件、光伏影響航空安全情況、機場用電的需求、機場的投入產出比、光伏安裝的可實施性、項目的投資及資金來源等問題進行研究。

(2)項目的設計

項目立項后，需進行更詳細的調研與設計，包括但不限于對既有建筑屋頂的荷載、機場內空地的工程地質情況、光伏系統的設計等問題進行深入分析。

(3)項目的實施

光伏設施一般安裝在建筑物屋頂或者地面上，根據項目規模大小，施工時間從數天到數月不等。項目實施過程包括施工準備、系統安裝、系統測試和建設完成。

在項目施工期間，應注意施工設施的高度，需建設方與機場保持密切聯系，根據機場進離場航空器運行情況，合理安排項目施工時間，確保施工期間機場航空器運行安全。

(4)項目的運行和維護

由于光伏電站主要由電子元件組成，機械組件相對較少，因此當光伏電站正常運行時，無需復雜的保養，僅需定期檢修和維護即可，對其損壞部分進行及時維修和清理，防止由于光伏設備零件脫落形成 FOD，進而威脅航空安全。

5、“光伏+機場”發展前景

“十三五”以來，中國民航扎實落實《民航節能減排“十三五”規劃》和《關于深入推進民航綠色發展的實施意見》。

2018年，中國民用航空局機場司發布了《綠色機場規劃導則》，提到應結合機場用能需求和環境條件，優化能源綜合利用方案，提高可再生能源的使用比例。條件適宜的機場建筑屋面宜設置光伏發電系統。

2019年，中國民用航空局發布了《民用機場智慧能源管理系統建設指南》，提到在太陽能資源充足的地區，機場建筑屋面等位置宜設置光伏發電系統。

2021年，國務院發布了《2030年前碳達峰行動方案》，提到大力發展新能源，全面推進風電、太陽能發電大規模開發和高質量發展，堅持集中式與分布式并舉，加快建設風電和光伏發電基地。加快智能光伏產業創新升級和特色應用，創新“光伏+”模式，推進光伏發電多元布局。

2021年，住房和城鄉建設部發布了《建筑節能與可再生能源利用通用規范》(GB 55015-2021)，提到可再生能源建筑應用系統設計時，應根據當地資源與適用條件統籌規劃;新建建筑應安裝太陽能系統。

這一系列政策的出臺，要求機場建設要以綠色、低碳為導向，不斷前進與探索。可以預見，在政策引領下，未來光伏發電在機場的應用將更加廣泛，應用前景十分明朗。

6、“光伏+機場”發展方向

即使“光伏+機場”的理念已經得到了廣泛的認可，國內部分機場也已經探索建設。但是整體來看，機場光伏的建設仍然處在初期階段，其在全國機場的應用存在規模不足、分布不均的問題。此外，由于光伏電站具有發射電磁波、反射太陽光等特性，從華設民航院參與的機場光伏項目經歷來看，民航主管部門及機場方對光伏項目影響航空運行安全也存在一定的擔憂。

民航行業有關研究機構應加強研究，積極探索光伏在機場的應用場景，形成機場光伏電站建設指南等相關標準規范，進一步推動光伏建設在不同區域、不同規模機場的全面應用。(作者：苗家瑞、王紹熙、聶艷麗 單位：華設設計集團民航設計研究院)