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水上漂浮式光伏电站的国内外发展现状

[发布日期:2015-08-26 09:55:41]

  谈到光伏电站很多人脑海中浮现的还是茫茫戈壁滩上一排排整齐的光伏板,这是因为我国西部青海、新疆、甘肃等省份拥有大量未利用土地且光照充足,过去的几年电站主要建设在这些地区。但这些地区并非负荷中心,随着近几年光伏的大发展,已经产生了严重的弃光现象。而在华北、华中这些用电负荷中心,受土地性质的限制,光伏电站已经往山地发展,并且有坡度越来越大的趋势,即便这样可用于建设光伏电站的土地也越来越紧张。

  在此背景下水上漂浮式光伏电站成为近两年比较热门的话题,水上光伏电站是利用水上基台将光伏组件漂浮在水面进行发电。特点在于不占用土地资源,水体对光伏组件有冷却效应,可以抑制组件表面温度上升,从而获得更高的发电量。此外,将太阳能电池板覆盖在水面上,还可以减少水面蒸发量,抑制藻类繁殖,保护水资源。

  早在2011年美国《科学日报》就有了关于漂浮式光伏电站的报道,这项技术在国外的发展要较国内早,已经有了一些成功案例,国内目前处于刚起步阶段。

  一、国外发展现状

  1、日本

  日本是目前世界上水上漂浮式光伏电站实际应用最多的国家,根据截至2014年年底的统计,已有3.824MW并网,2015年预计约15MW并网,另还有约15MW将于2016年年初并网。

  “桶川水上太阳能”项目

  2013年6月在日本崎玉县,日本西部控股集团投资的1.18MW“桶川水上太阳能”项目在桶川市的一个3万平方米的非饮用水水库建成并投入运行。该项目在占水库面积43%(1.3万平方米)的水面上用锚固定了木筏状的基台,基台上铺设了4536块260W太阳能电池板,光伏板倾斜角度12°,采用集中式逆变器。

  

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  图1:日本桶川漂浮式光伏电站

  该项目采用的技术为法国天地公司研制的漂浮式光伏发电系统,将光伏发电组件固定在浮块上,浮块由高密度聚乙烯制成,没有金属部件,安装是模块式拼接,简便快捷,项目建设期约6周,其中漂浮系统和光伏组件安装各需要3周。水库及其周边河流充足的水源拥有良好的冷却效果,发电量同比屋顶或地面光伏发电系统可提高10%左右。

  

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  图2:浮体结构

  

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  图3:浮体结构

  该项目耗资3.5亿日元(约合人民币2180万元),所发电量由东京电力公司按照日本太阳能上网电价(37.8日元/kWh,约合0.38美元/kWh)收购,销售收入预计为每年约5000万日元。

  兵库县大型水上光伏电站

  由日本京瓷株式会社和东京盛世利租赁株式会社共同投资建造的日本兵库县大型水上光伏电站于今年3月底投入运行。

  此次投入运行的是位于兵库县加东市西平池的约1.7MW“兵库高冈西水上兆瓦级光伏电站”,和位于东平池的约1.2MW“兵库高冈东水上兆瓦级光伏电站”。两处电站安装数量总计达11256块,预计年发电量约达330万kWh。

  

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  图4:兵库县漂浮式光伏电站

  大阪漂浮式光伏电站

  在大阪府岸和田市的蓄水池“傍示池”水面上建设的约1MW光伏电站“DREAMSolarFloat1号@神於山”于今年4月6日开工建设,8月11日竣工,并开始了商业运营,电站从2015年8月10日开始向关西电力全量售电,这是大阪府首座水上光伏电站。项目投资额约为5亿日元,预计投入运转后的年发电量约为118万kWh,年售电额约为3776万日元。

  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。项目利用浮体架台(类似木排的树脂构件)支撑太阳能电池板,每个浮体架台上设置一定数量的太阳能电池板,首先在地面上将太阳能电池板安装到浮体架台上,再用吊车运到储水池的水面上设置。

  

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  图5:浮体架台吊装中

  

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  图6:浮体架台吊装后

  2、亚洲其他国家

  印度

  印度国家水力发电公司计划在印度喀拉拉邦南部建设世界最大的水上漂浮式光伏电站,装机容量50MW。用来试水的加尔各答水上漂浮式太阳能光伏已于今年1月宣布完成。该项目共包括10个1千瓦的玻纤光伏组件,每年可发电至少1400度电,平均每天发电4度。

  韩国

  Topsun公司将在韩国开发一座100MW的浮动式光伏发电系统,100kW的试验性项目已定于2013年开工,2014年至2015年该项目规模将扩增至100MW。

  新加坡

  安装在新加坡碧安公园的花园池塘水面上的漂浮式光伏发电系统于2013年成功并网发电,装机容量5kW。该系统由凤凰太阳能有限公司领衔的私人合作基金投资,计划用一年的时间测试漂浮式光发电系统的淡水水域适宜性,同时还将严密监测该系统对水质量、植物和动物的影响,量化评价预期的效益,如水冷却对光伏发电电池效率的改善,水面覆盖而减少的淡水蒸发量,遮挡阳光直射水体而阻止水藻的繁殖等。

  3、欧洲

  英国

  早在2011年,英国设计师菲尔-波利(Phil Pauley)就提出漂浮式太阳能电池,不同于现在的漂浮式光伏电站,它是一种漂浮在海面上的网状太阳能电池,太阳能电池可连接在一起,形成一个庞大的网络状结构,伴随着浮力船在水面上忽沉忽浮,还可以收集产生的波能。

  

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  图7:漂浮式太阳能电池

  2014年英国第一座漂浮的光伏电站在伯克郡建成,该漂浮电站位于沃格雷夫附近的Sheeplands农场,由800块光伏板组成,总装机容量为200kW,项目共耗资25万英镑,投资将在6年内获得收益,在未来的20年中,农场主Mark Bennett将每年可以获得20500英镑的补贴,农场每年将节省的电费2.4万英镑。

  

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  图8:伯克郡漂浮式光伏电站

  挪威

  2012年挪威船级社(DNV)的研究人员推出了所谓的动态漂浮式海上太阳能发电场概念。4200个560W的薄膜太阳能电池板组成一个2MW的六边形太阳能阵列,将多个阵列连接在一起,则可组成一个50MW或以上的光伏电站。

  光伏阵列分成了若干发电区域,各发电区域将所生产的电力输送至收集电力的两个主开关,然后在一个中央变压器处提升电压。这个海上太阳能发电场的中心岛连接有30kV的电力传输线,此传输线将一系列的其他太阳能岛连接起来,以形成一个闭循环,然后继续将电力传输至岸上的变电站,以与干线电网相连接。

  

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  图9:漂浮式光伏阵列

  4、美洲

  美国

  美国SPG公司早在2007年就在加州修建了一个400kW的浮动式太阳能阵列项目,经过4年的完善,该公司又推出了商业化的浮动式太阳能阵列,安装在索诺玛县的一座灌溉池塘里,系统通过池塘底部铺设的电缆与输电网连接。该项目将在2016年并网运行,项目的装机容量为12.5MW。

  巴西

  巴西的水上漂浮式光伏电站试点项目计划在亚马逊的巴尔比纳水电厂进行,350MW的容量使其成为世界上最大的漂浮太阳能发电场。

  澳洲

  今年澳大利亚第一个漂浮式光伏电站开始动工,该项目位于南澳大利亚Jamestown的一个污水处理厂,装机容量4MW,横跨三个水处理池,所生产的电力供应污水设施本身和该地区企业。

  二、国内发展现状

  相较日本、英国、韩国等国家已经陆续有漂浮式光伏电站落户,我国起步较晚,我国首座水面漂浮式光伏发电站试验项目将在湖北省枣阳市熊河水库兴建,计划2015年底建成投产。

  项目由湖北省地方水电公司、长江委设计院新能源公司和襄阳市熊河水库管理处共同投资,概算总投资1038万元,总装机1200kW。为确保工程赢利,计划陆地装机1000kW,水库水面装机200kW,占水面约2000平方米。该项目于今年6月17日,在枣阳发改局完成项目备案。

  这个项目标志着我国的水上漂浮光伏电站已经起步,同时,这种新型的光伏电站也已经引起国家能源局的重视,局长努尔?白克力在安徽省观摩漂浮式光伏发电系统时强调,光伏发电也要因地制宜,南方多水域地区推广水上光伏电站大有可为,国家能源局在制定长江经济带能源规划时会予以专门考虑。

  三、结语

  从国外的发展可以看出,各国的水上漂浮光伏电站的发展模式基本上都遵循着企业牵头、政府支持、科技支撑的模式,电站规模有着越来越大的趋势,从到1MW到几MW,再到几十上百MW,目前,日本保持着漂浮发电场最大输出纪录(约13.4MW),但韩国、印度巴西都宣称要建设世界最大的漂浮光伏电站,并处于试验阶段。

  我国蕴藏丰富的水资源,湖泊、水库众多,发展水上漂浮式光伏发电站可以解除土地因素的束缚,拓宽光伏发电的应用,同时还有提高发电量、保护水资源的益处,虽然这项技术距离大面积、大规模开发还有一定的距离,组件长期在潮湿环境中的可靠性、浮台的承载能力和使用寿命等问题还有待进一步验证,但随着产业的发展、技术的进步,相信国内会越来越多的企业开始涉足漂浮式光伏发电系统的开发利用。
 

来源:OFweek太阳能光伏