煤矸石山光伏电站选址新策略：GIS与TOPSIS技术助力矿区绿色转型

煤炭开采产生的煤矸石长期堆积形成的矸石山，不仅占用土地资源，还会引发环境污染、生态破坏及社会经济问题。为探索矿区废弃地的绿色再生路径，中国矿业大学（北京）与北京师范大学的研究团队提出了一种创新方法——结合地理信息系统（GIS）与逼近理想解排序法（TOPSIS），科学评估煤矸石山建设光伏电站的可行性。该研究成果近期发表于《能源战略评论》（Energy Strategy Reviews），并以中国山西省阳泉市为例验证了其有效性。

1. 验证项目：山西阳泉王庄煤矿

2023年9月1日，山西潞安配售电有限公司47MW分布式光伏发电项目（一期25MW）EPC总承包项目开工建设，项目总装机容量24.51MW，每年可产生清洁电力3300多万度，节约标煤约1万吨，减少二氧化碳排放约2.6万吨。6月26日，甘肃建投安装公司承建的山西潞安配售电有限公司王庄煤矿北矸石山山顶4.59MW分布式光伏项目、王庄煤矿北矸石山山坡5.63MW分布式光伏项目顺利并网，标志着全国首例煤矸石山治理生态修复光伏项目正式落地运行。

2. 方法创新：GIS与TOPSIS的协同应用

研究团队构建了一个包含多层级指标的评估模型，从效率指标（经济、交通、地理需求）和环境指标（自然环境、人居环境）两大维度出发，综合19项二级指标对矸石山进行量化分析。其中，效率指标权重占92.05%（地理需求55.57%、经济需求24.33%、交通需求12.15%），环境指标占7.95%（自然环境3.36%、人居环境4.59%）。

通过层次分析法（AHP）与熵权法结合，团队既纳入专家经验的主观权重分配，又通过客观数据优化权重偏差。例如，太阳辐射强度作为关键效率指标，权重达22.67%，而河流距离仅占0.66%。基于GIS的空间数据分析能力，研究将地形坡度、光照资源、交通可达性等参数转化为可视化图层，最终利用TOPSIS模型对候选区域进行优先级排序。

3. 阳泉市应用：五级适宜性分类与潜力评估

在阳泉市郊区及矿区的实证研究中，团队将煤矸石山划分为五类适宜性等级：

极高适宜性：8座矸石山入选，具备最佳光照、坡度及基础设施条件；

高适宜性：6座，次优但仍有开发潜力；

中等适宜性：11座，需进一步优化设计；

低适宜性：8座；

不适宜：4座，因生态敏感或地形限制被排除。

结果显示，约30%的矸石山具备较高光伏开发价值，验证了该方法的实际应用潜力。

4. 双重效益：生态修复与能源转型并行

煤矸石山光伏电站的建设不仅可缓解矿区土地复垦压力，还能通过光伏板覆盖减少扬尘污染与渗滤液风险。研究团队指出，此类项目有望实现三重协同效应：

生态修复：光伏设施可稳定矸石山表层，抑制水土流失；

清洁能源供应：每平方公里光伏装机容量可达50-100MW，助力“双碳”目标；

经济效益：废弃地资源化利用可降低土地成本，提升矿区产业附加值。

5. 未来：矿区绿色复兴的新范式

该研究为全球矿区废弃地开发提供了新思路。下一步，团队计划将气象动态、储能配置等变量纳入模型，并探索“光伏+生态农业”“光伏+碳汇”等复合模式。随着中国推进“光伏+”战略，煤矸石山这类“负资产”有望转变为绿色能源基地，成为矿区可持续转型的典范。

GIS与TOPSIS的集成方法，不仅为光伏选址提供了科学工具，更开辟了矿区生态治理与可再生能源融合发展的创新路径。这一技术框架的推广，或将加速全球采矿废弃地的绿色重生，推动能源系统向低碳化、循环化迈进。