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光伏板水上漂:10年水上太阳能电站发展大起底!

日期:2017-05-23    来源:PV兔子

国际太阳能光伏网

2017
05/23
15:46
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关键词: 光伏电站 光伏 太阳能 太阳能分析

导读 太阳能光伏诞生伊始是为了让卫星好好的在天上飞;后来光伏降本了,上量了,民用化了,主流的应用场景变到了陆地。可土地毕竟是立国之本啊,耕地不能占,林地不能占,优质的屋顶又那么少。随着光伏体量的增加,光伏用地是越来越少,成本是越来越高了。光伏发展到现今,土地的成本是一个光伏立项考量的重中之重,光伏系统的成本倒成了次要因素。然而最不可藐视的就是广大光伏人的智慧,所谓的聪明才智那都是逼出来——上天不行,陆地不行,那就搞到水上去,地球上百分之七十的面积都是水,不是么!水库上、鱼塘上,都可以建光伏电站

有了这个想法就有人开始研究,开始试运行,开始产业化。做着做着人们发现,不仅仅是用地问题解决了,光伏电站还可以减少水库蓄水的蒸发(有研究认为水库蓄水40%都因蒸发浪费掉了),减少水藻繁殖,好处多着呢。而且水作为天然的蓄热体,对组件有自然的冷却作用,进而提升太阳能电池的转换效率。有研究发现,同样的组件系统,在水上的可以比陆地上的多发电5%以上。

新加坡太阳能研究所设计的浮箱光伏电站

发展简史

一般认为霓虹国爱知县的20kW项目是第一个水上光伏电站。 光伏的设计方乃是大名鼎鼎的National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST,日本产业技术综合研究所)。而目的正是为了比较水体降温对光伏系统的影响。浮体使用的是聚苯乙烯的夹板。这个电站启用了定时给组件浇水来降温和除尘除鸟粪的技术。

到2013年的时候,水上光伏电站单体已经达到12 MW的量级了,在法国的Piolenc。设计方案是Ciel et Terre提供的。他们家的HYDRELIO技术,今天已经几乎成为光伏标准浮箱技术的代名词了。

一般认为第一个商用水上光伏系统是2008年美国Far Niente葡萄酒庄的175 kW系统。非常搞笑的是,之所以这个系统不建在陆地上而是在水潭上面,是因为舍不得用陆地光伏系统占据极具价值的种葡萄的土地,尽管水上光伏系统在当时造价非常高昂。兔子禁不住大笑——不用靠“路条“来约束,不用靠“建设用地”来限制,这才是真正的由市场经济来避免“侵占耕地”!Far Niente庄园用的浮体方案为Thompson Technology Industries (TTi) 的Floatovoltaic的浮筒技术,演化到现在已经是一种非常流行的技术方案了。组件的倾角也是发电最优化的倾角。

2009年意大利Bubano的500 kW水上光伏电站则是第一个并网享受上网电价补贴的系统。浮体方案是空心的聚乙烯浮箱,演化到现在则是另一种主流的技术方案。浮箱与浮箱之间用金属插销连接,使得整体具有一定的“弹性”,可以适应水位变化的时候的凹型水面。

2011年意大利Petra Winery(是的,又是一个葡萄园)的200 kW系统使用了SCINTEC追光系统,这在当时又是一个创举。浮体采用的是浮筒方案,使得最佳倾角和追光得以实现。SCINTEC显然是一个有情怀的公司,在另一个系统中居然还引入了聚光方案。他们还开发了只有PVC没有金属支架的系统。下文还要提到更多。

到2013年的时候,水上光伏电站单体已经达到12 MW的量级了,在法国的Piolenc。设计方案是Ciel et Terre提供的。他们家的HYDRELIO技术,今天已经几乎成为光伏标准浮箱技术的代名词了。

论技术创新的情怀,就不得不再次提到SCINTEC,他们在2010年还搞出来一个“浮潜“系统,专门针对开放水域的离岸系统。把组件沉下去那么一点点就可以不怕浪打了,还可以顺便给组件去去火,一举多得。

SCINTEC的半潜系统

主流技术比较

各路技术各显神通,十年大浪淘沙,淘出来的技术大致有三类:

(1)架高式光伏系统。不用说了,打桩就是这么简单、粗暴、可靠。只要水深不超过5米就好使。施工造价最便宜。至于运维吗,主要靠船。没法牢固打桩的地方也不实用,自然不用说了。

打打桩的水上光伏电站

(2)浮管式漂浮系统。价格便宜仅次于架高式光伏系统,适用于深水区,受力合理比较结实,而且可以按组件优化倾角布局。缺点是连接点比较多,需要接受波浪的考验,施工麻烦,对材料防腐蚀的要求也比较高。

(3)标准浮箱漂浮系统。优点就在于“标准“二字,高度模块化,质量稳定,施工简单快捷,梆梆梆完事,耳环连接受水面波动影响较小。缺点是造价高昂,几乎是水上光伏系统里面最贵的,而且不能将组件放在最佳倾角上。

(4)浮箱+支架漂浮系统。可看做(2)和(3)的折中方案,取长补短。浮箱一直以来也算是研究的热点。河北能源工程设计有限公司开发的高强复合混凝土浮箱(HSCC-FB),采用高强钢筋混凝土和复合漂浮材料组合而成,兼具高强度耐久轻质的特点,是这个领域的亮点创新。

结语

2017是水面光伏发电系统的第十个年头了,受光伏用地紧缺,渔光互补、多能互补扶持,双玻光伏组件大流行的几方面综合影响,水面光伏发电系统会在近期实现大爆发,水上光伏的时代已经来临!

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