2011年,北京一家电力设计院与多家机构费尽心思做出了一套水面光伏电站的设计图时,他们发现没有任何电站投资企业感兴趣。时隔五年,西部光伏电站遇到限电危机、中东部光伏电站用地紧张,再加上领跑者基地规划中高比例的水面光伏电站容量,让中国光伏行业把目光聚集在这个“新形式”上。2016年2月底的一个周末,数十家电站投资商、十余家电站设计院及工程、设备企业聚集在安徽合肥探讨这种形式的光伏电站该如何开展。这场名为“光伏水上漂”的研讨会由国家发改委培训中心主办、阳光电源和合肥聚能新能源协办。
水电水利规划设计总院院长郑声安分析了水面光伏电站的几种形式,在3米水深内的浅水区可以以“固定打桩+固定支架式”为主,少量“固定打桩+跟踪支架式”为辅;对于水深超过3米的深水区,更应该采用漂浮式,但这种形式正处于研发、示范阶段,技术成熟度有待提升,是未来水面光伏的重要发展方向。郑声安建议企业通过试验示范项目建设,逐步积累工程经验,解决组件长期在潮湿环境中的可靠性、浮台的承载能力及使用寿命等技术问题。
郑声安还提出了水面光伏电站会遇到的难题:运维难度大、设备防腐防水等技术要求高、组件抗PID能力较差、项目开发(兼顾渔业开发)的成本比地面电站高。
中国能建安徽电力设计院承担了两淮地区的领跑者基地规划报告,蒋克勇也就该基地的规划进行了解读。该规划方案中所覆盖的淮南、淮北、亳州、宿州、阜阳五个市总工有80200亩水面及33457亩陆地,初步拟定的总装机容量为3.2GW。从更大范围看,两淮采煤沉陷区总面积为78万亩,其中水面面积为38万亩。
据光伏們了解,两淮采煤沉陷区沉稳水面平均水深约为6米,部分地区水深超过10米,难以进行有效利用,目前这些区域主要用于水上旅游休闲公园和水产养殖。非沉稳的平均水深虽然平均深度为4.5米,但大部分地区预计未来下沉0.1—10米不等,因此难以用于水上光伏电站开发。
在中南勘测设计研究院做的山东济宁采煤沉陷区光伏发电示范基地规划报告中,对开发形式的评判主要为固定支架形式的渔光互补。因此,在规划的领跑者基地中,只有两淮地区会部分采用漂浮光伏电站形式。
从目前得知的数个漂浮光伏项目信息中看,中国第一座并网漂浮光伏电站应该是由易事特投资、河北能源工程设计有限公司(下称河北能源)设计的河北临西县一期30MW地面光伏电站中的8MW水面漂浮光伏系统,这个项目在2015年7月完成并网。在运行一段时间后,河北能源副总经理董晓青介绍,他们对电站的漂浮部分和地面部分进行了系统效率对比,在安装倾角、直流损耗等都基本一致的情况下,水面部分的660kW所对应的A逆变器与地面部分685kW对应的B逆变器在2015年12月的29天运行期内分别统计的发电量为47520千瓦时和46617万千瓦时,前者比后者增加了5.8%的发电量。据董晓青分析,水面反射率远大于地面,因此组件倾角的总辐射量比地面可提高4.56%;另外水面上组件运行温度低于地面,平均可低5度左右,因此系统的温度损耗系数可降低2%左右。河北能源正联合一家知名电站投资商及浙江一家材料供应商联合开发用于漂浮光伏电站的浮筒,不再采用浮管形式。
距离合肥一百公里的白湖监狱管理分局20MW用户侧光伏电站中,业主单位合肥聚能新能源在其中安装了80千瓦的试验性漂浮光伏系统。这座2013年12月并网的电站为金太阳工程,为渔光互补电站,渔业包括螃蟹、甲鱼、草鱼、小龙虾和家禽的养殖。合肥聚能在2015年11月完成了80千瓦的漂浮光伏并网系统的建设,十几位工人仅用了一天时间便完成了安装。
该项目采用了某公司的浮筒。据其项目负责人介绍,这款传统的浮筒在设计倾角、使用寿命等方面都存在一些问题,譬如抗老化能力弱,其使用寿命只能满足15年,现在他们已经与中科院合肥物质研究所联合研发新的浮筒材料配方。聚能宣称,这种抗老化、抗紫外能力更强的第三代漂浮平台,其使用寿命可达到30年以上,目前项目科研进展顺利,并计划今年5月底可通过验收并投入量产。聚能目前已经投入20台主产设备及10条生产线来满足未来的市场需求,预计漂浮平台的年产能可达到600MW。
在20MW渔光互补电站中,聚能发现组件衰减比预期增加了1-2%,这主要是PID导致的,并随后进行了相应的技术处理。在会议探讨中,组件的防护成为讨论重点,其中多位专家提出,用双玻组件会更安全。光伏們后续将对水面环境下产品的选择进行采访报道。
就在上百人在合肥参观漂浮电站时,由可再生能源学会光伏专委会秘书长吕芳带队的考察团正在日本考察崎玉县桶川市水上漂浮1.18MW光伏项目。据吕芳介绍,水域利用率约40%,50个锚栓生根湖底固定,水面上下浮动落差可达8米,水面漂浮一体化浮台系统,高密聚乙烯材料对水质无影响,整体设计可承受水面波动的扭力,考虑风载后优化倾角12度。吕芳强调,积雪载荷是这座电站的设计关键,可承载小于20厘米积雪厚度。
这座电站采用的是Ceil et Terre的浮筒,这家名为天地公司的法国企业正在努力推广他们的产品。早在2012年,Ceil et Terre就联合另一家法国企业开发一座漂浮光伏系统,并将其命名为Hydrelio,其基础部件包括两个高密度聚乙烯材料制成的吹模浮板,分别用于支撑组件和链接并提供维护服务。
据参与考察的计鹏新能源高赟介绍,这座漂浮电站在水下有50根桩基础,组件和漂浮桶与基础之间用锚链连接。这座电站由日本西部控股集团投资,所用水库为非饮用水水库,安装了4536块260瓦组件,倾角为12°,采用了集中型逆变器。这座电站耗资3.5亿日元(根据当时汇率约2180万人民币),东京电力公司以37.8日元/千瓦时(超过2元/千瓦时)的电价进行收购。
日本目前已经建设了多座漂浮光伏电站项目。安徽电力设计院编制的两淮采煤沉陷区水面光伏发电规划报告中就漂浮光伏电站进行了详细介绍:日本在2014年底就已有3.824MW水面光伏电站并网,在过去一年中还有10MW左右的电站并网发电。
日本京瓷株式会社和东京盛世利租赁共同投资建造的日本兵库县1.7MW+1.2MW两座漂浮光伏电站。此外大阪府岸和田市的蓄水池“傍示池”中还建设了1MW水面光伏电站(总投资约5亿日元)。蓄水池的面积约为2万平方米,在其中约1万平方米的水面上浮着4016个260W的太阳能电池板。这个电站是利用浮体架台(类似木排的树脂构件)支撑组件,首先在地面上将组件安装到浮体架台上,再用吊车运到储水池的水面上设置。
除了日本以外,印度、韩国、新加坡、英国、挪威、澳洲等都在尝试漂浮光伏电站的示范。
为了抓住水面光伏电站的市场,阳光电源还专门推出了国内首款专门用于水上专用汇流箱,IP67等级的整机防护将有效防护水浪,并确保高盐雾高湿环境下的耐腐蚀性能;MC4的端子形式可降低接线难度,采用侧进下出线方式让施工走线更加清晰并易于维护。
面对水上漂浮光伏电站的种种技术储备都在推进,最后就要看电站投资商的选择了。光伏們稍后将带来水面光伏电站投资成本差异的分析报道。