攻克技術(shù)難題 “水面光伏”才能穩(wěn)立潮頭

一排排藍(lán)色的光伏板架設(shè)在寬闊的魚塘上，像碧波上的魚鱗，在陽光照射下熠熠閃光……這是江蘇省江都區(qū)曹橋村“漁光互補(bǔ)”發(fā)電站項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。

曹橋村境內(nèi)地勢(shì)低洼，有上千畝廢舊魚塘和灘涂資源。曹橋村通過規(guī)劃，把區(qū)域內(nèi)四五十個(gè)大小不一的魚塘整合為六個(gè)成片的大魚塘，并在此基礎(chǔ)上建設(shè)了總裝機(jī)容量15兆瓦的“漁光互補(bǔ)”光伏發(fā)電站項(xiàng)目。在曹橋村“漁光互補(bǔ)”光伏發(fā)電站，上層空間用于光伏發(fā)電的同時(shí)，下層水體還能用于養(yǎng)殖，形成了“上面發(fā)電、下面養(yǎng)魚”的集約發(fā)展模式，助力農(nóng)民增產(chǎn)增收。目前，該水面光伏電站年均發(fā)電量達(dá)1800萬千瓦時(shí)，僅發(fā)電量一項(xiàng)，每年可產(chǎn)生效益1800萬元，日均效益5萬元。

10多年來，光伏發(fā)電成本下降了90%以上。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，而“水面光伏”也成為了光伏產(chǎn)業(yè)的一顆新星。

不占用土地、發(fā)電效率更高

水面光伏電站是指在水塘、中小型湖泊、水庫、蓄水池、采煤塌陷區(qū)形成的湖泊等水面上建立的光伏發(fā)電站。隆基綠能科技股份有限公司中國地區(qū)部解決方案專家馬競(jìng)濤說，從廣義的“水面光伏”來說，行業(yè)并沒有嚴(yán)格的界定條件，一般將光伏電站下部長(zhǎng)期為水域的電站，都稱為“水面光伏”。

根據(jù)其基礎(chǔ)類型不同，水面光伏電站主要有樁基固定式和漂浮式兩種建設(shè)形式。而光伏電站具體采用哪種類型通常由水深來決定，即在水深小于等于3米的淺水區(qū)，可采用樁基固定式；在水深大于3米的深水區(qū)，徑流穩(wěn)定、水位變化一般小于6米時(shí)，可采用漂浮式。

由于不占用土地資源，可減少水量蒸發(fā)，又兼顧漁業(yè)養(yǎng)殖等特點(diǎn)，近年來“水面光伏”受到廣泛關(guān)注，并在湖泊、河流、灘涂、近海等多種場(chǎng)景下得到成功應(yīng)用。特別是建在水面較為開闊區(qū)域的光伏電站，可避免其他物體的陰影對(duì)光伏組件發(fā)電帶來的不利影響，水面的光反射率也遠(yuǎn)大于地面和山地表面的反射率。并且水面具有冷卻作用，能有效降低光伏組件的溫度損耗，“水面光伏”系統(tǒng)的整體發(fā)電量比同等條件下的屋頂或地面光伏發(fā)電系統(tǒng)，高出10%—15%。

同時(shí)，隨著擋浪墻、圍堰施工等工程技術(shù)方案的改進(jìn)和提升，我國“水面光伏”項(xiàng)目已進(jìn)入海域，成功建設(shè)了浙江慈溪海涂項(xiàng)目等海上光伏項(xiàng)目，拓展了“水面光伏”的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域。中能眾誠新能源科技有限公司總經(jīng)理張曉鳴說，“水面光伏”的樁基固定式和漂浮式兩種形式，各有其適用的場(chǎng)景，但從發(fā)展前景而言，漂浮式正在成為光伏地面集中式與屋頂分布式之后的第三大光伏電站發(fā)展趨勢(shì)。“漂浮式光伏電站具有不占用土地，發(fā)電量相對(duì)較高，不破壞水域環(huán)境的特性，預(yù)計(jì)未來5年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到60吉瓦以上。”張曉鳴說。

發(fā)展“水面光伏”仍面臨技術(shù)問題

目前，全球“水面光伏”產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入快速發(fā)展期。由于支持政策好、商業(yè)模式成熟，我國“水面光伏”項(xiàng)目總裝機(jī)容量已達(dá)全球第一，也是大規(guī)模水面光伏電站的主要建設(shè)國家。目前，我國“水面光伏”項(xiàng)目主要分布在沿海、沿江城市。

據(jù)能源和自然資源咨詢公司伍德麥肯茲公司的電力與可再生能源部預(yù)測(cè)，2019—2024年全球“水面光伏”的需求量預(yù)計(jì)將以年均22%的速度增長(zhǎng)，2022年，“水面光伏”新增裝機(jī)容量將占全球所有光伏新增裝機(jī)容量的2%。

不過當(dāng)前發(fā)展“水面光伏”還面臨政策和技術(shù)等問題限制。晶科能源控股有限公司總經(jīng)理陳康平說，光伏復(fù)合項(xiàng)目用地標(biāo)準(zhǔn)不夠明確，各地對(duì)灌木林地、坑塘水面等用于光伏復(fù)合項(xiàng)目建設(shè)的審批標(biāo)準(zhǔn)不一，部分地區(qū)存在“一刀切”的情況。一些地區(qū)相關(guān)部門過度解讀涉河建設(shè)項(xiàng)目管理的政策要求，限制了“水面光伏”項(xiàng)目的開發(fā)。他建議，在堅(jiān)守生態(tài)紅線、不改變?cè)玫匦再|(zhì)的前提下，明確在一般耕地、灌木林地、坑塘水面、水庫水面、園地等建設(shè)光伏復(fù)合型項(xiàng)目的適用規(guī)范，為因地制宜建設(shè)農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)等具有綜合經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的光伏復(fù)合項(xiàng)目提供便利。

今年1月7日，山東省海洋局結(jié)束了對(duì)《關(guān)于推進(jìn)光伏發(fā)電海域立體使用管理的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》（以下簡(jiǎn)稱《征求意見稿》）的意見征求工作。根據(jù)《征求意見稿》，山東鼓勵(lì)各市因地制宜探索利用已確權(quán)的養(yǎng)殖用海、鹽田用海區(qū)域，科學(xué)布局光伏發(fā)電項(xiàng)目。

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國海洋光伏電站項(xiàng)目規(guī)劃的發(fā)電量已超過500萬千瓦。天津南港、廣西防城港、江蘇連云港、河北黃驊港和曹妃甸及山東、浙江、福建等省的重點(diǎn)區(qū)域都有相應(yīng)項(xiàng)目規(guī)劃。

浙江大學(xué)海洋學(xué)院教授趙西增說，目前國內(nèi)外內(nèi)陸水面的光伏技術(shù)已相對(duì)成熟，但海洋光伏電站項(xiàng)目套用內(nèi)陸“水面光伏”的技術(shù)方案，“事實(shí)上幾乎完全不可行”。趙西增認(rèn)為，由于海洋環(huán)境的特殊性，不同地區(qū)的風(fēng)浪流差別非常大，不僅無法沿用內(nèi)陸水面光伏電站的經(jīng)驗(yàn)，甚至不同海域的技術(shù)方案都需“一事一議”。目前，海洋光伏電站的技術(shù)仍處于起步階段，如何從技術(shù)層面控制風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化投資，還需要更基礎(chǔ)的研究探索。

建設(shè)“水面光伏”有嚴(yán)格的環(huán)評(píng)要求

河南、山西等地日前發(fā)布的總河長(zhǎng)令，將水面光伏電站列入了重點(diǎn)排查和整治范圍。那么，“水面光伏”是否會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境不利，會(huì)不會(huì)影響水質(zhì)？

歐洲研究人員在對(duì)一處水面光伏電站進(jìn)行了一年多的環(huán)境影響調(diào)研后得出結(jié)論：“水面光伏”不會(huì)影響水質(zhì)。調(diào)研表明，組件下的水體含氧量在一年內(nèi)變化很小。風(fēng)和陽光仍然很容易到達(dá)組件陣列下方的水面，該漂浮系統(tǒng)下的水質(zhì)與鄰近水域仍處于同一水平。

據(jù)《國際低碳技術(shù)雜志》2021年刊發(fā)的一篇報(bào)告顯示，研究人員對(duì)水面光伏組件的不同覆蓋率和傾斜角度下不同水體水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果均顯示水質(zhì)沒有受到影響。水面光伏系統(tǒng)能通過遮蔽陽光起到冷卻水體的作用，從而防止有毒綠藻的聚集和水體蒸發(fā)。數(shù)據(jù)還表明，水體中硝酸鹽濃度最高下降了14%、葉綠素濃度平均降低了17.5%。

建設(shè)水面光伏電站，我國在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面有著嚴(yán)格的要求。馬競(jìng)濤說，環(huán)評(píng)主要包括土地規(guī)劃、電力規(guī)劃分析，建設(shè)及生產(chǎn)過程的原有污染、新產(chǎn)生污染評(píng)估，以及大氣環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境、地下水、光環(huán)境等方面的污染情況。“還包括項(xiàng)目是否將改變區(qū)域環(huán)境現(xiàn)有功能、建設(shè)項(xiàng)目配套的環(huán)保技術(shù)方案和投資估算。部分特殊情況還需進(jìn)行大氣環(huán)境影響、水環(huán)境影響、生態(tài)影響等方面的專項(xiàng)評(píng)價(jià)。”

當(dāng)前，我國“水面光伏”產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)優(yōu)化升級(jí)，成熟的應(yīng)用案例和解決方案不斷出現(xiàn)。水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院國際業(yè)務(wù)部綜合處處長(zhǎng)張木梓說，如陽光電源股份有限公司等提出了“大型水面光伏電站智慧解決方案”理念，采用“水上光伏專用智能匯流箱+箱式逆變房”模式，具有“入水不浸、無線通信、靈活接線”等特點(diǎn)，使水面光伏電站發(fā)電量更高、更安全可靠，投資更少；浙江正泰新能源開發(fā)有限公司等提出“合筑錦繡光伏”理念，發(fā)展“漁光互補(bǔ)”電站，實(shí)現(xiàn)水下養(yǎng)殖、水上發(fā)電，還依托大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺(tái)，全方位遠(yuǎn)程監(jiān)控、專人管理，保障了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

“目前，‘水面光伏’已獲得了世界各地的廣泛認(rèn)可，并為光伏場(chǎng)景的拓展提供了更多可能。”馬競(jìng)濤說。