一种基于退役风机叶片的光伏电场防沙固沙系统及构建方法与流程

本发明属于防沙固沙，具体涉及一种基于退役风机叶片的光伏电场防沙固沙系统及构建方法。

背景技术：

1、在沙漠等风沙侵蚀严重区域，光伏电站基础设施的安全运营面临严峻挑战。风沙流的长期冲刷与堆积，易导致光伏组件积沙、设备掩埋、腐蚀损坏等问题，直接影响基础设施的运行效率与使用寿命。特别是在光伏阵列的北侧、西侧、东侧的边缘100~300m区域内，气流存在规律且显著的加速区与沉降区交替空间分布格局，其板下侵蚀、板间堆积是目前沙漠光伏电场所面临的主要风沙危害方式，如图1所示。

2、传统防沙措施以秸秆草方格、草龙沙障、单一植物沙障为主，这类沙障虽具备原料易得、成本较低的优势，但存在耐候性差的致命缺陷。在沙漠地区强紫外线照射、风沙侵蚀、昼夜温差大、干湿交替频繁的恶劣环境下，秸秆、草本等天然材料极易腐烂降解，使用寿命通常仅为3~5年。这就需要频繁对沙障进行维护和更换，不仅增加了人工与物料成本，还会因频繁施工对防护区域生态环境造成二次扰动，大幅提升了工程的长期运营成本。

3、与此同时，随着全球风电产业的快速扩张，大量风机叶片已进入退役周期。退役风机叶片主体为玻璃钢复合材料，具有硬度高、化学稳定性强、自然降解难度大的特点。目前，退役风机叶片的主流处理方式为填埋或焚烧：填埋处理需占用大量土地资源，且叶片中的树脂成分可能渗入土壤造成污染；焚烧处理则会释放有害气体，引发大气污染，同时造成了宝贵的复合材料资源浪费；玻璃纤维微粉尘易对人体肺部造成不可逆损伤，老化暴露易对人体造成刺入性伤害，直接资源化利用存在安全环保隐患。据统计，全球每年退役的风机叶片总量已达数十万吨，固废处置压力日益凸显。

4、现有技术中，已有部分研究尝试将风机叶片回收料应用于防沙工程，例如将回收料加工为刚性板材竖立铺设于沙面构成固沙方格或高立式沙障结构，或制成单一丝径平面网面用于阻沙。但上述技术存在明显的局限性：刚性板材质地坚硬，缺乏对风沙流的柔性阻挡作用，抑风阻沙效应较弱，现场铺设作业工序复杂；单一网面结构因呈薄层平面结构，其抑风、固沙作用并不显著，仅能对部分风沙流进行拦截，无法针对不同区域的沙害特点，同时实现“阻风沉沙-固沙-扰流”的全流程防护，难以满足光伏场区等复杂场景多维度的风沙防控需求。

5、综上所述，现有技术中缺乏一种能够同时解决退役风机叶片固废处置难题、提升防沙工程寿命和材料安全性、实现全流程风沙防护的技术方案。开发基于风机叶片回收料的多结构体协同防沙体系，达成固废资源化利用与光伏场区风沙防治的双重目标，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于退役风机叶片的光伏电场防沙固沙系统及构建方法，以克服现有技术的缺陷。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明的第一个方面提供了一种基于退役风机叶片的光伏电场防沙固沙系统，其包括：

4、刷状网绳阻沙墙，设置在阻风沉沙带内，至少用于抑风阻沙，所述刷状网绳阻沙墙包括于竖直方向并行排布的多条刷状网绳；

5、第一沙障，铺设在阻风沉沙带的沙层表面上，至少用于沉积风沙，所述第一沙障包括葡萄树枝式复合沙障和/或秸秆平铺式复合沙障；

6、第二沙障，铺设在光伏板下的固沙带的沙层表面，至少用于防止立柱掏蚀，所述第二沙障包括反光型仿真茅草毯；

7、第三沙障，设置在扰流带的沙层表面上，至少用于扰动流场从而抑制板间积沙带发展，所述第三沙障包括多个独立设置的锥状沙障和/或蒺藜状沙障，所述锥状沙障或蒺藜状沙障包括弯折的刷状网绳；

8、其中，所述刷状网绳包括线型金属芯层骨架和厚扁丝，所述线型金属芯层骨架由多根金属丝沿轴向螺旋绞合而成，多根所述厚扁丝被夹持固定于多根螺旋绞合的金属丝之间，且所述厚扁丝的两端自所述线型金属芯层骨架沿径向向外伸出，形成圆刷状结构；

9、所述刷状网绳阻沙墙与第一沙障依次平行设置在光伏板的上风向，所述阻风沉沙带的长度方向平行于光伏场区边沿方向，所述扰流带位于相邻光伏板阵列之间，所述固沙带和扰流带的长度方向沿光伏板的阵列方向延伸。

10、本发明的第二个方面提供了基于退役风机叶片的光伏电场防沙固沙系统的构建方法，其包括：

11、回收退役风机叶片主体成分，所述退役风机叶片主体成分为再生树脂；

12、将所述退役风机叶片主体成分与第一抗老化剂均匀混合后熔融挤出，制成厚扁丝；

13、将所述退役风机叶片主体成分与黑色母粒、第二抗老化剂均匀混合后依次进行熔融挤出、吹膜冷却、分切拉丝，制成薄扁丝；

14、将所述退役风机叶片主体成分与第三抗老化剂及润滑剂均匀混合后依次进行熔融塑化、喷丝成型，制成细圆丝；

15、将多根厚扁丝螺旋夹持固定缠绕在线型金属芯层骨架上并形成圆刷状结构，制得刷状网绳；

16、使多条刷状网绳在竖直方向并行排布，从而制成刷状网绳阻沙墙，并将多个所述刷状网绳阻沙墙设置在阻风沉沙带内；

17、填充物填充在葡萄树枝三维骨架中，形成立体支撑网络结构，得到葡萄树枝式复合沙障；

18、将天然粘合剂喷覆于秸秆层表面粘结固化，形成单层结构；在荒漠植物体层上覆盖秸秆层，并将所述天然粘合剂喷覆于秸秆层表面粘结固化，形成分层混合结构；将所述单层结构或者分层混合结构多周期单元叠加设置，制得秸秆平铺式复合沙障；

19、所述葡萄树枝式复合沙障和/或秸秆平铺式复合沙障构成第一沙障，铺设在阻风沉沙带的沙层表面上；

20、将螺旋状反光型厚扁丝缝制在底层网布上，制成反光型仿真茅草毯，构成第二沙障，铺设在固沙带的沙层表面；

21、至少对刷状网绳进行弯折处理，从而制成锥状沙障或蒺藜状沙障；

22、将多个锥状沙障和/或蒺藜状沙障散布在扰流带的沙层表面上，从而形成第三沙障。

23、相较于现有技术，本发明至少具有以下的有益效果：

24、（1）固废高值化利用，环保效益显著：本发明以退役风机叶片回收料为核心原料制备防沙结构体，有效解决了风机叶片固废处置难题，实现了“变废为宝”的资源循环利用，降低了固废填埋、焚烧带来的环境压力；同时减少了传统防沙材料对天然植被的依赖，保护了生态资源。

25、（2）耐候性强，工程寿命长：风机叶片回收料扁丝中添加了专用抗老化成分，具有优异的抗紫外线、抗风蚀、抗腐烂性能，相较于传统秸秆沙障，本发明的防沙结构体使用寿命变长，大幅降低了防沙工程的长期维护成本与二次施工频率。

26、（3）结构灵活，适配复杂地貌：刷状网绳以金属丝为骨架，可折叠弯曲为任意形状，运输便捷，现场铺设难度低；光伏场区外围复合沙障（秸秆平铺式、葡萄树枝复合式）、板下反光型仿真茅草毯及板间三种防沙结构体均可根据沙丘起伏、风速大小、防护需求等现场条件调整布设参数（如高度、密度、间距等），适配沙漠复杂地形。

27、（4）分级防控，防沙效果全面：本发明构建的“阻风沉沙-固沙-扰流”复合型防护体系，针对光伏电场不同区域风沙流的典型危害特征实施精准防控，光伏场区外围阻沙墙可抑制风速，为下风向第一沙障葡萄树枝式复合沙障和/或秸秆平铺式复合沙障区的流沙沉积创造弱风条件，同时自身可阻挡一定来沙，第一沙障葡萄树枝式复合沙障和/或秸秆平铺式复合沙障拦截沉降大部分外围入侵沙源；内部板下区第二沙障反光型仿真茅草毯可固定就地起沙、抑制立柱基部掏蚀、稳定板下沙面高程；内部板间区第三沙障，锥状沙障和/或蒺藜状沙障抑制板间风速、增加扰流，阻止板间积沙带的形成。形成全流程、全域防护，防护效果远优于单一沙障。

28、（5）功能多元，适配光伏场景：本发明采用的反光型反光型仿真茅草毯能够实现回收材料的闭环利用，将风机叶片和废旧光伏板两种大宗固废结合，制成兼具固沙、反光功能的光伏板下垫材，解决了单一回收材料的高值化利用难题；还能实现结构与功能的协同，仿真茅草的立体结构不仅能固沙阻沙，其蓬松的形态还能让反光面始终暴露在风沙中，解决了传统平面反光膜易积沙失效的痛点；也可以实现环保与性能的平衡，无论是内嵌反光母粒还是水性涂层，都突出了无voc、低污染的环保特性，满足野外风沙环境下的耐候性要求，同时立体蓬松的茅草结构形成多角度漫反射面，可将地面反射光均匀散射至光伏板背面，使背面发电效率提升10%~15%。而且光伏场区外围复合沙障可灵活利用区域内现有有害入侵植物例如沙米、沙蒿、风滚草等，以及农业废弃物、树枝，降低原料运输成本，实现风沙防护与发电效率提升的双重目标。

29、（6）工艺成熟，易于产业化推广：核心原料制备与结构体加工均采用成熟的织网、螺旋编织、挤出成型、焊接等设备，无需大规模改造生产线，生产效率高；现场布设方法简单，可结合机械化施工，降低人工成本，适合在光伏场区、交通干线、油田设施等场景进行大规模推广应用。

30、（7）成本可控，经济效益突出：退役风机叶片回收料、农业废弃物、废旧光伏板回收料来源广泛，原料成本低，相较于全新玻璃钢材料制备的防沙产品，可降低原料成本30~50%；同时，长期使用寿命与低维护需求，进一步降低了工程全生命周期成本，具备显著的经济效益。