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拥有高起点的水面光伏会是昙花一现还是厚积薄发?

光伏系统工程  来源:能源杂志  作者:李帅  2017/6/8 15:57:59  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:随着光伏行业的不断发展,在装机增速不断放缓的同时,光伏新型市场逐渐进入人们的视野。在煤矿采空区、沙漠及盐碱地等地方发展光伏,或者是光伏与农业、林业、渔业相结合,然而由于牵涉到用地问题,光伏在这些市场的发展并不顺畅。

经过一段时期的发展之后,在诸多的“光伏+”市场中,不占用土地的水面光伏正逐渐受到重视。在领跑者计划中,山东济宁和安徽两淮的水面光伏项目已经达到了1.4吉瓦。从水面资源来看,如果市场能够开启,水面光伏或将成为下一个爆发点。

但是,水面光伏同样存在着技术上的困难,而且在国际全球范围内的运维经验也十分匮乏。相对于现有的水面光伏,国内水面光伏发展的起点很高,面对这样一块技术并不成熟的市场,政策上也缺乏相应支持的情况下,能否在谨慎中取得突破值得关注。

高起点

水面光伏早已不算是一件新鲜的事物,2015年开始,陆续有水面光伏的项目落地,但是真正引起人们注意的,是在2016年光伏领跑者计划中山东济宁和安徽两淮合计1.4吉瓦的招标工作,这无论对于设备制造,还是浮筒等的技术研究都产生了很大的带动作用。

“我们把两淮150兆瓦的总体项目分为了三个标段,每个标段50兆瓦,现在已经开工建设,预计在9月30日首批并网,12月31日全部并网。”中国三峡新能源公司(下简称“三峡新能源”)计划发展部主任刘姿告诉《能源》杂志记者。

据悉,在2016年的水面光伏项目中,三峡新能源在济宁和两淮分别中标50兆瓦和150兆瓦。由于三峡集团本身在水库大坝建设上的优势,加之三峡新能源在海上风电上的经验,因此其在水面光伏上有很大的发展空间。

规模化是一个重要的手段,但是在水面光伏这样的新型光伏项目上,这种规模化也值得商榷。截至目前,水面光伏还没有大规模示范,技术等方面都需要一段时间的可行性实践,在这样的情况下,规模太大实际上形成了一个很大的挑战。

起始规模大之外,时间上也相对紧迫,对于这样一个缺乏经验,技术尚不明确的光伏类型,如果按照普通电站建设的周期来操作,一定程度上限制了水面光伏的高质量完成。

“水面光伏几乎是一个全新的光伏类型,对于基础和组件都有特殊的要求。规模化可以带动企业的积极性,但在时间上可以分期进行,先有10兆瓦的项目并网,积累并获取经验,这样就可以尝试不同的浮桶,谁的施工更简单效果更好就会有一个判断。然后再完成后续规模的建设。”一位光伏业内人士告诉记者。

从水面光伏所利用的水面资源来看,应该不会产生类似光伏农业的用地障碍,但是从领跑者项目的规划和建设境况来看,额外的困难仍然存在。“部分的塌陷矿区建设所用的水面的性质还没有改变,到现在还没有落实,企业无法开工建设。”一位不愿具名的知情人士告诉记者。

事实上,在采访中记者也了解到,不仅是济宁的水面光伏存在这样的问题,在两淮,也有上千亩的水面由于没有转换性质,导致中标企业无法进行电站建设。

从整个市场来看,水面光伏目前的开展并不顺利。一方面,虽然业内对水面光伏感兴趣,但是许多人仍然处于观望阶段。另一方面,水面光伏并没有单列于普通电站之外,所以,水面光伏电站和普通的地面电站在政策上是一样的,需要获得指标。

鉴于此,有业内人士建议:“对于规模较小的水面光伏项目,是否可以享受分布式光伏的待遇,比如说几个兆瓦以下的不设指标的限制”。

技术难点

一般情况下,水深不超过5米,可以采取打桩的方法进行光伏板的铺设,打桩技术相对成熟。但是打桩要求所有的设备必须高出水面0.5-1m,而且是最高水位,这样一来,如果遇到枯水季,水位如果大幅下降,对于设备的维修会带来困难。

除了打桩,水面光伏的另一种形式就是漂浮电站,通过浮筒承载光伏板。但是由于光伏电站通常要求具备25年的使用周期,因此漂浮电站的浮筒寿命问题成为光伏电站能否从地面转移到水面的关键。

水面漂浮式光伏系统有很多可预见的风险,尤其是浮筒。市场上可供选择的浮筒厂非常有限,大多数光伏用浮筒都没有经过实际验证,即使有实际应用案例,使用时间也与浮筒所承诺的25年相去甚远,这就要求投资者从原理上对设备进行研究、要求和论证。

据悉,现在的浮筒制造企业,很多都是原来的码头设备企业转过来的。“据我所知,真正的在光伏业内的浮筒研发机构并不多,我们成立了一个水上漂浮的研究院,一方面研发浮筒,另一方面提供水上的一体化解决方案。”河北能源工程设计有限公司高级工程师董晓青对《能源》杂志记者说。

据刘姿介绍,从系统来看,首先要求整个浮体平台的设计是科学合理的,我们根据领跑者项目的实际情况提出了浮体系统设计的边界条件,浮体系统设计(包含组件支架、浮体及锚固)应满足在25年材料性能老化后,在热、风、波、流等极端环境条件综合作用时,浮筒各个部位不会破损倾覆、浮筒间连接及锚固不会超过极限值断裂、浮筒的形变不会损坏光伏组件等。

在浮筒材料领域,最受关注的是HDPE材料。HDPE做的比较好的公司,一家是法国公司,然后是台湾的一家公司,它们的浮筒都是HDPE材料。在日本大多数漂浮电站都使用HDPE材料的浮筒,但是总体来说,它的可靠性在国外经过验证的实际项目比国内要多。

而对于不锈钢之类的浮筒材料,可能面临成本高昂的问题。因此,能否找到性价比高、无污染又符合光伏电站使用寿命的浮筒材料成为技术难点。

董晓青说:“我们也在期待着,就是一些无机材料的浮筒能够涌现出来。我们研究院正在研究一种复合材料的浮筒,用的材料属于建筑材料,外表面是混凝土包裹,环保、寿命等各方面的性能都能满足漂浮电站的使用要求,已经获得了国家专利。”

事实上,最为重要的是第三方的复核和监督,浮体系统的各种测算需要第三方机构进行模拟分析复核设计的合理性,保证浮筒的材料达标,制造过程满足要求。比如说HDPE中回料(回收塑料)的比例能否控制在合理的范围,因为回料多可以降低造价,但是浮筒的性能就可能得不到保障。

水面光伏对于光伏设备也提出了新的要求,首先是它的故障率要低,要方便去更换;其次是在水面上,设备要尽可能地要轻盈。比如说逆变器,组串式逆变器相对来说比较合适,直接固定在浮筒上;最后,因为水面是一种高湿的环境,水体的水质不同,比如说污水处理厂甚至会蒸发出腐蚀性的气体,就对组件边框、背板的材料等提出了很高的要求。

“潮湿环境对于传统单玻组件是极具挑战的,但三峡新能源没有像大多数投资商一样选择双玻组件,而是通过广泛调研,并与第三方机构、原材料厂及组件厂反复交流,综合考虑可靠性及成本,最终决定采用提高技术要求的单玻组件。”刘姿谈到,“而且,还对组件整体抗PID性能、封装材料性能和电池片抗PID做了特殊的要求。”

而在逆变器方面,不仅水面潮湿环境对于汇流箱更为严苛,而且水面光伏比地面光伏具有更高的运维风险。在地面电站运维中,逆变器及汇流箱的维护频率是最高的,因此水面项目应选择耐候性强且运维风险较低的逆变器和汇流箱。

漂浮式光伏电站是一个具有极大市场空间的新鲜事物,很多技术问题需要优化和研究。“我认为需要改进和提高的是对漂浮式光伏电站严谨专业的态度,促进产品标准及认证体系建设,以保证电站安全稳定运行25年。”刘姿最后总结说。

原标题:拥有高起点的水面光伏会是昙花一现还是厚积薄发?

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