新加坡太阳能研究所Thomas REINDL：大湖大海上的太阳能

第十三届（2019）国际太阳能光伏与智慧能源（上海）论坛在沪火热进行中。6月4日光伏前沿技术主题论坛上，新加坡太阳能研究所副所长Thomas REINDL向参会人员们介绍了“大湖大海上的太阳能”。

以下为发言实录：

Thomas REINDL：非常感谢。我再次欢迎大家，现在我们讲的是浮式太阳能，这是一个新内容，甚至有人说光伏。一个地面装，一个房顶装，现在是水面安装。新加坡太阳能研究所，这是新加坡国立太阳能研究所，在亚洲我们也非常努力的运营，我们有10年历史，员工200名左右，我们有实验室，我们做研发，比如说研究太阳能电池、模块和系统。而且我主要是负责系统研发，讲到了浮式光伏，这个话题可以说，最近在一些IPRV路线图上也提到了这一点。

今天我讲一下浮式太阳能，讲讲浮式太阳所面临的市场和成本。很多人说地球上我们要赚钱，但是我们还要看成本。我们有新加坡世界上最大的浮式太阳能实验厂，我给大家分享实验厂的一些数据。除了在水库里面应用，我们还可以看其他的组合应用，如果大家感兴趣，我还可以提供大家额外的信息。

什么叫浮式太阳能，就是这些光伏系统放在水体上，是水库，也是饮用水的水体、雨水、水处理厂等各种水体。浮式太阳能并不单单在水上而已，我们看到在浙江有200MW的安装，他们是在渔场里面上层，他们是在柱桩上的，不在柱桩上的不是真正的浮式，我们是真正的浮式。

我们觉得浮式太阳能会占太阳能很大的比例，这个是最早在日本，2007年，第一个商用是在美国，也看到了浮式太阳能，甚至有地方还能够品红酒，当然这个就不便宜。非常有意思的是很多浮式太阳能，只要说你这边土地少，水体多，像新加坡，我们土地空间少，和日本一样，也在那些大型的葡萄园他们有水库，水库也可以安装。第一个兆瓦级的是在2013年，离岸的是在2014年马尔代夫，系统做的越来越大，规模越来越大。

浮式太阳能有它的优势，水有冷却作用，后面也跟大家介绍一下数据，介绍一下新加坡方面的研究结果。在水上建光伏电厂不会和别人争地，不会和农业、建筑业争地，水库以前从来不用，或者很少有，这个可以降低水蒸发，对于灌溉用水库非常有益，或者饮用水库也非常有益。而且把安装和现有设施结合起来，既有水电，又有浮式光伏，后面我也会介绍一下这样的组合。

资本支出比地面安装高10%-15%，但是它的产量平准电价和土地上的光伏电厂平准电价差不多。所以我们不认为这边的成果会更高。现在还没有长久使用历史数据，我们和银行、投资人讨论，随着新的发展，这个系统越来越大，越来越成熟，我们就能有长时数据，就能够在金融业获得信任。当然，我们也看环境的影响，这个是新生事物，并没有那么多的系统是否产生环境影响，当然这些安装的系统并没有出现不良新闻，我们要做环境可行性分析。

这是一张概念图，这和地面安装的光伏电厂差不多，只是系统本身，不管是在地面，还是在屋顶，现在只是浮在水面上而已。我们需要用锚级系统，锚定桩，再加锚定线，也有变流器，然后变压器，然后有20千伏、30千伏的电线，直接导到路上的电瓦。

这是一些照片，在安徽淮南150MW的电厂参观一下，我也刚去过。现在他们也在扩建，要扩建到180MW。这个应该是单体世界上最大的系统，我们在韩国有一个18MW的系统，左下侧是在日本的水库，高达13.7MW。

这个市场在增长，去年总装机达到1.4GW，大家看到不同的系统在安装，我们也在追踪这个数据，因为这方面的研究，我们在新加坡太阳能研究所4、5年前就开始了。我们追踪装机，现在总量是1.4GW，总装机容量，绝大多数在中国，其实最早始于日本，后来韩国采用，然后很多国家，落实大系统的更多还是在中国，就是在安徽省。这都是一些废旧的煤矿，这些就注了水，这边就没有什么不良影响，所以说是一个非常完美的场地，做浮式太阳能电站。

讲到了市场，我们看市场的总体情况，我们做了一些研究，跟大家介绍一下，根据世界银行写的众多报告，讲到了浮式太阳能电站，也介绍了在哪里可能开发项目。世界银行用了GIS系统，每个水库都可以应用，这也是针对浮式太阳能，现在他们就做了这样的研究。

我们看到水库是很大的，4000平方公里，如果只利用了十分之一，就达到了4TW，而且用来创造就业。很多国家也在规划，我们看到正在研究的一共10GW，而这10GW在今年、明年慢慢就会落地。这个行业也在不断发展，最早没有一家，但现在有很多厂商，这都是浮式太阳能系统的供应商，而且总包合同也在不断地发展，所以不是一两家独大，而是有众多厂商在发力。全球各公司都对此感兴趣。

再讲成本，大家看到浮式光伏电站成本和其他的一样，成本越来越低。但日本价格比较高，这个是低于1美元1W，就像前面说到的在接下来一到两年，我们会看到比我们地面安装的更贵的趋势。这个是光伏，现在支架还是占到比较大的比例，这个也会逐渐减少，在主要的，比如说右边的地面安装，作为一个漂浮式和地面安装的光伏做对比，在过去一些年已经在30%方面成本降低了。接下来还会看到额外的30%的成本降低，这是我们的漂浮式和地面安装光伏做的成本方面的对比。

在运营这一块，3.5年的运营时间，这个是在水库上面，新加坡的项目。我们也是测试了10种不同的系统，从这些系统中我们想要知道不同的系统，对于我们OEM来讲会有怎样的影响，也就是在运维方面会有怎样的影响。

这个是相关的照片，我们希望会有不同类型的漂浮的，以及不同光伏的技术，不同组件的技术，也需要有不同的逆变器，包括有固定的，还有我们有海上的以及岸上的，所以是有非常大的多元性的。还有在我们的研究测试，我们会有一个实时的监测系统，是我们内部开发的。另外还有其他的设备，通过这些对比，我们才知道哪项技术会更好，哪个技术可以带来更好的收率和良率。我们看到这些系统，在开放的空间下它的良率会更大，还有要考虑到冷却的影响，还有些系统会有更好的冷却效应，但是并不是很容易去操作。包括需要定期检查线缆，所以在成本方面，以及我们的收率方面，还有实际操作方面、维护方面，需要把它做一些权衡和综合的考量。

右手边大家可以看到不同系统的收率，还包括跟我们普通的屋顶系统对比。这个结果是我们去衡量，比如说产生多少的能量，也就是能量的出力。还有系统缺陷的问题，它所导致的停机的时间，故障停机的一些时间。这样我们也可以做相应的对比，去看这个系统实际的在线运营性能，还有一些系统都可以看到了，至少在新加坡比屋顶的光伏会更好，它的能量收率可以高出10%-15%，所以在新加坡这已经是比较好的收率了，这是一个热带的地区。在图上看到，系统只是比屋顶的成本高10%，但是它的收率可以高出10%-15%。

我们确实看到一些不利的方面，在行业中希望能够在整个的光伏领域，我们每一项技术都要知道它的优势、劣势，以及它所带来的挑战。有些时候可能我们会忽略掉这些优势，当我们把系统放到水中，它可能一直都是在移动着，可能是要看到我们的风，以及我们的水流，它不会是固定的，或者是稳定的，它都会是一种动态的。这样的话，我们就要考虑到线缆，包括系统在移动时候的线缆，尤其离水比较近的时候，线缆碰触到水，我们需要考虑到这些问题。还有一个，比如说一些破裂等等，这些裂纹的情况，这些都是在我们设计和安装的时候需要考虑的。

在我们的线缆比较靠近水，甚至接触到水的时候，有些情况下线缆会吸收水气和湿度，也就是说我们的绝缘电阻就会降低，所以就会影响到系统。我们的逆变器可能在早上的时候没有办法及时地启动，可能要等到下午温度比较高的时候才能够启动。这样的话我们就会损失一到两个小时的时间，也就影响到它的性能，这也是要考虑的。

还有一些小动物的影响，比如说一些鸟，通常这些鸟会在这个地方把漂浮的光伏当作像洗手间一样，这上面就会有鸟粪的影响。所以这也就是我们在做这个系统安装的时候，要考虑到鸟粪污物的影响。

还有对PID这些我们开展了研究，还有ICEC的标准，也就是关于光伏系统的标准。在我们的部署，还有在水库上的运用场景，我们觉得是很有前景的，也会有很多的机会。还有混合的一些运作，也就是跟我们的水力发电站结合使用，通过水力发电站很多国家会建一些新的水力发电，这个过程中可以把漂浮式光伏结合起来，所以有很大的机会。

这是其中的研究，包括世界上最大的水电站，加上我们漂浮式的光伏。右手边绿色的部分代表的是比较低的面积比，可能3%-4%，或者2%左右的水库的面积，你就可以足够了，可以足以使用我们的漂浮式光伏了。大部分的一些水利站，他们的容量一般是50%的利用率，所以就有很大的潜力来进行漂浮式光伏的并用。

这个是我们说到的，把水库当作一个巨型的电池，这样我们就在白天可以进行太阳能光伏发电，夜间可以进行水力发电，在干的季节和湿的季节都可以进行切换，具体看什么样的涡轮机，可以非常快速，无缝的切换。

还有一个例子，这是黄河水利，在中国的国电投的项目，这也是我们水利光伏融合的项目，我们可以很好的把光伏和水利结合起来。

这是在青海的地方，这也是世界上最大的一个光伏电站，在这里他们会有四个涡轮机，还会有一个光伏电厂，进行水光互补自动发电的策略。比如说每一天早上电网公司可以看到它能发的电是多少，在比较晴朗的一天，或者在天气不是很晴朗的时候，可能会有一些波动，但是从这条红色线上我们可以看到水力发电，跟我们光伏发电可以很好的互补，能够达到GW的处理。我相信对于水力，以及光伏，互补是很有前景的。

再回到比较传统的，比较典型的，这是150MW的漂浮式光伏，这个也是最理想的一种使用，可以把现有的设施，再加上光伏。这个上面可以看到，在几年前这里的居民通过挖矿来生活，而现在把现有的设施转化为了一个漂浮式的光伏电站，这个也给当地人带来更多的收入，同时又对未来带来更加清洁的能源，这也就是很好的例子，可以看到在我们的煤矿坍塌之后，我们可以把它转化为一个太阳能的发电厂。

不只在新加坡这样的城市，我们的空间比较有限，像菲律宾，一些很多的岛屿，就可以使用海上的漂浮式的光伏。在新加坡我们也开发海上的漂浮式光伏，在年底将会有5MW的装机量部署，我们也会是世界上最大的海上光伏漂浮式系统。这样的话，我们已经不再是岸上了，所以会有很多的局限性，但其实会在能源的使用方面，包括淡水，我们可以结合养鱼和农作物，实现智能的漂浮式农场或者电厂，这样就可以扩大运用的场景。我们解决的不只是发电，更多也包括食品的供应，以及饮用水的供应等等，都可以结合起来，整合起来。

这是在水区的第一个光伏+养鱼融合的项目，还有一个跟世界银行一起合作会有个报告，我们已经把报告的摘要发布了，现在也是可以免费获得，在下周我们会发布一个非常全面的报告，这报告里面是关于漂浮式光伏所有的方方面面，包括行业的参与者，也是上百页的报告，大家需要可以留个名片给我，之后免费提供给大家。在这周会进行发布，如果大家需要可以告诉我，在今年第三季度我们还会有另外一个报告，这个报告也是免费可得的。那个报告就像一个手册一样，对于我们这个行业的人员提供这样的指导守则，包括在我们这样一个项目中，银行融资等方面，以及其他信息的提供。

在过去几年当中，第三届大会将会在新加坡举行，在9月末10月初举行，我们想打造这样一个社区，到时候将会有150名专家来参会。

做一个总结，这个行业发展较快，我们认为这是三架马车之一，它有巨大的潜力。其成本与地面光伏成本差不多，我们有众多经验，比如如何运行，如何在热环境下提升其发电量10%、15%，我们也知道高湿度带来的一些挑战，但是也能解决，比如说和水电，和其他结合起来，还有渔场，还有海水、半化工程结合起来，都有众多机遇。我们非常愿意成为这个趋势当中的领头羊，愿意和大家一起携手合作。谢谢大家！

Armin ABERLE：谢谢。这个让大家大开眼界，我们真的希望这个将成为光伏的三架马车之一，很多国家可以从中受益。

提问：谢谢，您讲的非常好，刚开始您讲到要对这些浮动光伏进行冷却，怎么做到的？怎么达到更好的营收、收益？

Thomas REINDL：冷却本身是被动冷却，因为周围水有蒸发，因此就是在热的天气里面，有10%、15%的能力提升。在其他环境下，主动冷却能够使能量产出提升3%，有点像家里用的自动花洒，如果说这个模块的温度达到一定水平，它就会自动喷水。我们也考虑进去喷水用的能耗，这个减去之后还有3%提升，我们主动冷却喷水不会影响环境，也不会对硅晶片造成不良影响，所以说这个我们做过研究，值得这么去做。

提问：谢谢您综合的演讲，我的问题是从您的角度来看，在看不同模块，针对浮式电站，有没有专门的模块设计？还是用标准化的模块就可以了？

Thomas REINDL：并没有专门设计，还没有出现，这个我们研究了。韩国的一家公司多年前和VDE一起来设计浮式光伏的标准，但是当时的经验太少，数据不多，我们这些单位合作过，研究过，光致衰减，这些更多容易出现PID。玻璃对玻璃是一个好的选择，对湿度做更多实验有必要，当然现在还没有一个完整的答案，玻璃对玻璃是一个不错的选择，来应对这样的高湿度环境。

提问：谢谢，让人打开眼界。我有一个问题，最佳实践，比如说机器人清洗系统的时候，有没有研究过？我来自迪拜，有一个优势，你们提到本身光伏电站可以预防水库，水过度蒸发，在迪拜我们多沙，一个月要清洗一两次。

Thomas REINDL：机器人清洗首先是一种设计，一个是浮体上面有一个模块，有不同的设计，也有浮的模块，塑料块，中间有钢性的非钢性的连接。现在我们设计的时候只有手动清洗，还没有自动清洗。当然有的渔场他们有专门设计，因为他们是在支柱上的，所以说他们的高度很高，所以说是有这样的清洗设计，针对这样的标准模块，的确有清洗。当然，我们要考虑到鸟粪，要考虑到光伏板变脏，所以说你要考虑到这些内容。现在针对自动化清洗还没有解决方案。

Armin ABERLE：再次感谢演讲。

（发言根据速记整理，未经本人审核）