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中國發展水麵浮動式光伏電站機遇與挑戰

來源:中國工業電器網 時間:2015-09-08 00:00:00

    2014年中國大陸光伏發電累計裝機容量2805萬千瓦,累計發電量250億千瓦時。其中,新增並網電站以大型光伏電站為主要增長動力,未來隨著光伏發電應用模式不斷創新,分布式規模有望穩步增長。根據國家能源局規劃,2015年度全國光伏年度計劃新增並網規模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於3.15吉瓦),特別提出北京、天津、上海、重慶及西藏地區在不發生棄光的前提下,不設發展規模上限。

  而在中國發展光伏,麵臨的實際情況是怎樣呢?在中國發展水麵光伏的挑戰和機遇如何呢?

  1、中國人多地少,發展水麵光伏電站可節約使用土地。

  光伏電站的缺點之一是能量分散,占地麵積大。光伏電站為永久性占地,大型地麵光伏電站需占用較大的土地麵積,根據書籍《太陽能光伏發電係統施工設計與維護》,理論上每10千瓦光伏發電係統占地100平方米,相當於單位千瓦占地10平方米。但為了減少陰影效應,減少發電量的損失,電池板之間需要存在一定的間隔距離,從而進一步加大了占地麵積。整個光伏電站平均千瓦占地20—30平方米。因此,國家嚴格限製光伏電站占用耕地,鼓勵光伏采用戈壁、沙漠、荒山。寧夏最近出台的政策就明確了用地的限製標準。

  2、中國北方蒸發量大於降雨量,發展水麵光伏電站可以減少水麵蒸發量。近40年我國幹旱半幹旱區降水量與蒸發量均在減小,但降水量的減小速度大於蒸發量,水分的收支不平衡造成氣候的幹燥化程度日甚。水麵光伏電站由於遮蓋大量的水體表麵,可以減少水分蒸發。

  3、中國有3.2萬公裏長海岸線,有極大發展水麵光伏電站的地形優勢。中國擁有近300萬平方公裏的海域,海岸線分為大陸岸線與海島岸線,其中大陸岸線為18000公裏。其北部起始點為鴨綠江口,南方終點為北侖河口。沿線發展水麵光伏電站,不僅操作難度係數較低,還可全麵為沿線經濟發達地帶提供電力支持。

  4、中國有8.6萬座水庫(截至2012年底),總庫容6924*108立方米,全國水庫水麵總麵積25619千公頃,即3842.9萬畝(截至1996年10月31日),具備大規模發展水麵光伏電站的先決條件。水庫表麵主要用於蓄水、發電、灌溉、養殖、風景旅遊和生態保護。現有水庫水麵90%以上可供養殖,實際養殖麵積僅占可利用總麵積的78%,而且單位麵積產量普遍較低,但水麵光伏電站並不會影響養殖業的發展。

  5、中國湖泊眾多,總麵積9.1萬km2,麵積1千平方米以上的有2700多個,發展水麵光伏電站條件充裕。

  6、水麵光伏電站對環境十分友好,浮體架台等設備可100%回收,且太陽能發電效率高。

  綜上所述,中國應大力發展水麵光伏電站,在提升經濟效益的同時,保持環境的健康、和諧發展。目前我國若開展此領域研發,須考慮以下問題:

  1、作為水麵光伏電站的重要支撐平台,浮體架台是關係到整個光伏電站能否正常運行發電的重要環節。目前光伏電站的全生命周期為25年,浮體架台必須相應具有良好的抗腐蝕性能、低密度、抗凍脹、抗風浪等特性,來與之匹配。

  日本兵庫縣大型水上光伏電站選用了高密度的聚乙烯作為浮體架台,聚乙烯無臭,無毒,具有優良的耐低溫性能,能耐大多數酸堿侵蝕。常溫下不溶於一般溶劑,吸水性小,電絕緣性優良,耐衝擊性好。但硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作用,易燃燒且離火後繼續燃燒,易發生光氧化、熱氧化、臭氧分解,在紫外線作用下容易發生降解。因此可嚐試比聚乙烯更加耐光氧化、熱氧化、抗紫外線的型材,或是通過在型材外鍍層等方式增強上述防禦性能,使浮體架台更耐用、使用壽命更長。

  中國是世界上竹資源最豐富、竹林麵積最大、竹產量最大的國家,素有“竹子王國”之稱。全國約有竹林330萬公項,占世界的30%以上,竹材產量約占世界總產量的1/3,這是建造水麵浮動式光伏電站的日本所不具備的。在追求綠色低碳的今天,竹子不僅低成本(粗加工後的竹子1000元/噸,價格約為聚乙烯的1/6)、低能耗,其做成的竹筏更具有吃水淺、浮力大等特點。但未經處理的竹筏平均使用壽命僅有2、3年,如對竹產品進行處理,使其在水中具有更良好的耐腐蝕性,將使水麵光伏電站造價大幅降低。

  2、合適的選址是保證試驗成功的關鍵,可考慮在大陸內氣候靜風區的湖泊和水庫進行試驗。如金沙江,具有徑流豐沛且較穩定、風速低、光照條件較好、開發條件較好等特點。

  3、水麵光伏電站既可實現產能並網,又可作為分布式儲能光伏電站,為水麵的養殖、風景旅遊、生態等提供電力支持。作為分布式離網儲能電站,儲能設備的選擇是關鍵,選擇較低成本較高性能的蓄電池將顯得尤為重要。

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