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研究與思考:水面浮動(dòng)式光伏電站的前景和研發(fā)問(wèn)題
日期:2015-11-05   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:evan 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
中國(guó)首座浮動(dòng)式光伏發(fā)電站在云南建成,相較日本、英國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家已經(jīng)陸續(xù)有浮動(dòng)式光伏電站落戶,我國(guó)起步較晚,目前,日本保持著浮動(dòng)發(fā)電場(chǎng)最大輸出紀(jì)錄。但隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步,相信國(guó)內(nèi)會(huì)越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始涉足浮動(dòng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)利用。

由日本京瓷株式會(huì)社和東京盛世利租賃株式會(huì)社共同投資建造的日本兵庫(kù)縣1.7兆瓦、1.2兆瓦大型水上光伏電站于2015年3月底投入運(yùn)行;另有大阪府岸和田市的儲(chǔ)水池“傍示池”上功率約為1.044兆瓦的光伏電站“DREAM Solar Float 1號(hào)@神于山”于4月14日開(kāi)工建設(shè),并于今年10月開(kāi)始向關(guān)西電力公司全量售電。此前,英國(guó)、美國(guó)亦有浮動(dòng)式太陽(yáng)能電站的先例。而國(guó)內(nèi)尚未獲得有關(guān)水面浮動(dòng)光伏電站的信息。

京瓷大型水上光伏電站優(yōu)點(diǎn)

1、浮體架臺(tái)為中空結(jié)構(gòu),便于導(dǎo)線通過(guò),減少地面光伏電站中電纜溝等帶來(lái)的基建、土地成本;

2、水面浮動(dòng)式光伏電站具有整體性,方便太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行,減少了地面光伏電站因每塊電池板均需安裝雙軸跟蹤系統(tǒng)而造成的成本的極大提高;

3、光伏面板依托于浮體架臺(tái)漂浮在水面上,由于水的冷卻效果,水面光伏電站可比大型地面電站和屋頂分布式光伏電站獲得更多發(fā)電量;

4、水面浮動(dòng)式光伏電站可以遮蔽大量的水體,減少水庫(kù)水的蒸發(fā),同時(shí)由于對(duì)太陽(yáng)光的遮擋,形成較大的投影面,一定程度上抑制藻類(lèi)成長(zhǎng),有利于水污染防治,但并不會(huì)影響?zhàn)B殖業(yè);

5、浮體架臺(tái)100%可回收,所利用高密度聚乙烯,可抗紫外線、抗腐蝕;

6、水面電站依附于水體,臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)可隨水體浮動(dòng)避免折損,抵御臺(tái)風(fēng)的侵襲;

7、水面浮動(dòng)式光伏電站依托水體表面,減少對(duì)耕地、林地、草地等土地的占用;

8、可通過(guò)岸邊組裝,水路運(yùn)輸、安裝便利;

9、水面光伏電站處在水環(huán)境中,杜絕了灰塵等固體吸附,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的免清洗,減少了因光伏面板清洗而造成的成本及電量損失。




圖為:日本最大水上光伏電站——兵庫(kù)縣加西市逆池水上兆瓦級(jí)光伏電站

水面浮動(dòng)式光伏電站的工程造價(jià)

以岸和田市儲(chǔ)水池上光伏電站為例,儲(chǔ)水池面積約為2萬(wàn)平方米,將在其中1萬(wàn)平方米上鋪設(shè)4016張?zhí)?yáng)能電池板,發(fā)電規(guī)模為1.044 兆瓦,投資額約為5億日元,折合成人民幣約為0.258億,平均千瓦造價(jià)為2.47萬(wàn)元,與中國(guó)目前地面光伏電站單位千瓦造價(jià)8000元的平均水平相比高達(dá)3倍。但由于中國(guó)與日本的國(guó)土資源使用價(jià)格、人力成本等相差較大,故此對(duì)比僅供參考。

高密度聚乙烯國(guó)內(nèi)成本單價(jià)為6500元/噸,地面光伏電站所用鍍Zn鋼支架?chē)?guó)內(nèi)成本單價(jià)為3400元/噸,抗腐蝕的聚乙烯材料價(jià)格較高,但考慮到高密度聚乙烯的密度為0.965*103千克/立方米,鋼的密度為7.85*103千克/立方米,大約是高密度聚乙烯密度的8倍,所以若只考慮體積因素,則使用聚乙烯的重量為鋼重量的1/8,再考慮單價(jià),則使用聚乙烯作為浮體架臺(tái)的總成本約為用鋼支架成本的1/4。

2002年1月1日實(shí)施的《全國(guó)土地分類(lèi)(試行)》規(guī)定,全國(guó)土地分為三大類(lèi),即“農(nóng)用地”、“建設(shè)用地”、“未利用地”。依據(jù)《中華人民共和國(guó)耕地占用稅暫行條例》,對(duì)“農(nóng)用地”和“建設(shè)用地”作出征稅規(guī)定,而未涉及對(duì)“未利用地”的征稅。

送

四

圖為:日本埼玉縣桶川市,在當(dāng)?shù)厮畮?kù)內(nèi)建設(shè)完成的水上太陽(yáng)能發(fā)電站

12400平方米的水面上漂浮著4500塊太陽(yáng)能電池板,而水面面積達(dá)3萬(wàn)平方米的水庫(kù)及其周邊河流充足的水源也擁有良好的冷卻效果。

綜上,水面光伏電站的硬件組成部分主要為光伏面板(成本占地面光伏電站的45%)、匯流箱(成本占地面光伏電站的1%)、逆變?cè)O(shè)備(成本占地面光伏電站的6%)、變壓器(成本占地面光伏電站的2.3%)、集電線路(成本占地面光伏電站的2.5%)、聚乙烯浮體架臺(tái)等。相同情況下,光伏面板、逆變器等價(jià)格一定,使用聚乙烯浮體架臺(tái)成本約為鋼支架成本的1/4(鋼支架成本約占地面光伏電站總成本的5%-6%),免稅水面比征稅地面成本要小的多(土地成本占地面光伏電站3%左右)。

因此,水面光伏電站的整體成本比地面光伏電站的成本要低。安裝、人力等成本,由于目前國(guó)內(nèi)尚未有水面光伏電站的先例,再加上地面電站大量土石方工程和交通工程等基建費(fèi)用往往很高,總之,筆者估算:水面浮動(dòng)式光伏電站造價(jià)一定會(huì)低于地面光伏電站。

中國(guó)發(fā)展水面浮動(dòng)式光伏電站優(yōu)勢(shì)


2014年中國(guó)大陸光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量2805萬(wàn)千瓦,累計(jì)發(fā)電量250億千瓦時(shí)。其中,光伏電站2338萬(wàn)千瓦,分布式467萬(wàn)千瓦,新增裝機(jī)容量1060萬(wàn)千瓦,約占全球新增裝機(jī)的五分之一,實(shí)現(xiàn)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》中提出的平均年增1000萬(wàn)千瓦目標(biāo)。中東部地區(qū)新增裝機(jī)容量達(dá)到560萬(wàn)千瓦,占全國(guó)的53%,其中,江蘇省新增152萬(wàn)千瓦,僅次于內(nèi)蒙古自治區(qū);河北省新增97萬(wàn)千瓦,居全國(guó)前列;西部省份中,內(nèi)蒙古、青海、甘肅和寧夏均較大。

新增并網(wǎng)電站以大型光伏電站為主要增長(zhǎng)動(dòng)力,未來(lái)隨著光伏發(fā)電應(yīng)用模式不斷創(chuàng)新,分布式規(guī)模有望穩(wěn)步增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家能源局規(guī)劃,2015年度全國(guó)光伏年度計(jì)劃新增并網(wǎng)規(guī)模15吉瓦,其中集中式電站8吉瓦,分布式7吉瓦(其中屋頂分布式不低于3.15吉瓦),特別提出北京、天津、上海、重慶及西藏地區(qū)在不發(fā)生棄光的前提下,不設(shè)發(fā)展規(guī)模上限。

1、中國(guó)人多地少,發(fā)展水面光伏電站可節(jié)約使用土地。光伏電站的缺點(diǎn)之一是能量分散,占地面積大。光伏電站為永久性占地,大型地面光伏電站需占用較大的土地面積,根據(jù)書(shū)籍《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)與維護(hù)》,理論上每10千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)占地100平方米,相當(dāng)于單位千瓦占地10平方米。但為了減少陰影效應(yīng),減少發(fā)電量的損失,電池板之間需要存在一定的間隔距離,從而進(jìn)一步加大了占地面積。整個(gè)光伏電站平均千瓦占地20—30平方米。

2、中國(guó)北方蒸發(fā)量大于降雨量,發(fā)展水面光伏電站可以減少水面蒸發(fā)量。近40年我國(guó)干旱半干旱區(qū)降水量與蒸發(fā)量均在減小,但降水量的減小速度大于蒸發(fā)量,水分的收支不平衡造成氣候的干燥化程度日甚。水面光伏電站由于遮蓋大量的水體表面,可以減少水分蒸發(fā)。

3、中國(guó)有3.2萬(wàn)公里長(zhǎng)海岸線,有極大發(fā)展水面光伏電站的地形優(yōu)勢(shì)。中國(guó)擁有近300萬(wàn)平方公里的海域,海岸線分為大陸岸線與海島岸線,其中大陸岸線為18000公里。其北部起始點(diǎn)為鴨綠江口,南方終點(diǎn)為北侖河口。沿線發(fā)展水面光伏電站,不僅操作難度系數(shù)較低,還可全面為沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地帶提供電力支持。

4、中國(guó)有8.6萬(wàn)座水庫(kù)(截至2012年底),總庫(kù)容6924*108立方米,全國(guó)水庫(kù)水面總面積25619千公頃,即3842.9萬(wàn)畝(截至1996年10月31日),具備大規(guī)模發(fā)展水面光伏電站的先決條件。水庫(kù)表面主要用于蓄水、發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖、風(fēng)景旅游和生態(tài)保護(hù)?,F(xiàn)有水庫(kù)水面90%以上可供養(yǎng)殖,實(shí)際養(yǎng)殖面積僅占可利用總面積的78%,而且單位面積產(chǎn)量普遍較低,但水面光伏電站并不會(huì)影響?zhàn)B殖業(yè)的發(fā)展。

5、中國(guó)湖泊眾多,總面積9.1萬(wàn)km2,面積1千平方米以上的有2700多個(gè),發(fā)展水面光伏電站條件充裕。

6、水面光伏電站對(duì)環(huán)境十分友好,浮體架臺(tái)等設(shè)備可100%回收,且太陽(yáng)能發(fā)電效率高。

綜上所述,中國(guó)應(yīng)大力發(fā)展水面光伏電站,在提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),保持環(huán)境的健康、和諧發(fā)展。
 
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來(lái)源:中國(guó)三峽工程報(bào)作者:李雷
 
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