水上光伏項目有著自身的優勢,它可以利用現有的水庫、湖面、海面,不會占用農業用地。而且還能在水下養殖,增加收入。國內這兩年已經有沿海省份注意到水面光伏項目。走得最激進的是山東,其表示要在環渤海和黃海沿岸建千萬KW的海上光伏基地,規劃的場址已經達到57個,總裝機量超過4000萬KW。江蘇、浙江、遼寧、廣東都有海上光伏項目,其中江蘇一個省就有18個。
作為光伏大國,中國西部雖然有大面積的集中式光伏,但本地難以消納如此龐大的電力,“西電東送”成本高昂。在用電大省附近的水面直接安裝光伏板發電,從運輸成本上當然更劃算。不過,水上光伏技術難度高,氣候相比內陸更不穩定,一直以來都沒有形成規模。如果能突破技術瓶頸,水上光伏項目無疑能讓缺少土地資源的國家更多投入集中式光伏項目。對全球能源轉型來說,這些國家也是不可忽視的環節。
水上光伏主要指在水庫、小型湖泊、海面等水域環境上建設光伏電站。目前,水上光伏電站主要分為打樁式和漂浮式,3米以內淺水區以“固定打樁+固定支架式”為主,輔以少量“固定打樁+跟蹤支架式”;深水區漂浮式(約3~10米)還尚處于示范階段,是未來水面光伏的重要發展方向。
作為水上光伏的一種,漁光互補是近年來光伏電站建設的一種流行形式,它在確保光伏發電的同時,實現了水耕農業的功能,為我國發展新能源和可持續發展戰略開辟了一條新道路。
不久前,廣東汕頭市潮南隴田400兆瓦、潮陽和平150兆瓦漁光互補光伏發電項目正式開工,這兩個項目建成投產后,年上網電量將達到6億千瓦時。“漁光互補光伏發電項目是我們破解產業用地難題、推動農村三農融合發展、統籌推進鄉村振興發展、民生需求保障和農民增收增產的重大項目,將有力推動我們鄉村經濟高質量發展。”潮南區隴田鎮漁光互補項目負責人鄭劍鴻告訴記者。
據了解,漁光互補有諸多利好之處。一方面,漁民能依靠現有魚塘資源,在魚塘上方建設光伏電站,既可以獲得養殖的收益,又可以獲得光伏發電的收益,兩全其美;另一方面,太陽能面板還具有給魚塘遮陽、降低水面溫度,減少水分蒸發的作用,有效遮住陽光的強烈照射,魚蝦因水溫過高死亡概率大幅降低。
“漁光互補在未來具有較大的發展潛力。”鄭劍鴻認為。他給記者算了一筆賬,建設1兆瓦的太陽能電站需要20~30畝的魚塘水面,電站發電年可節省標準煤348噸,減少二氧化碳排放約1000噸;光伏發電還可以供電給魚塘的增氧機、水泵等設備,滿足自用電的同時,超出的電可以以脫硫煤上網電價賣給電網,能夠保證7%的資本收益率,是很好的創收項目。
光伏行業一直有觀點認為,繼地面電站和屋頂光伏后,漂浮式光伏將成為光伏產業的“第三大支柱”。鑒于內陸非耕地開發空間愈發有限,海上光伏作為漂浮式水上光伏的主要應用場景,成為光伏產業的一片“藍海”。
記者通過梳理發現,目前我國海上光伏的項目儲備已經超過500萬千瓦。天津南港、廣西防城港、江蘇連云港、河北黃驊港和曹妃甸以及山東、浙江、福建等省份的重點區域都有相應的項目規劃。據中能眾誠新能源科技有限公司執行董事、總經理張曉鳴介紹,預計在2022年下半年,就會有一些項目開始實質性啟動,而且單體項目規模都在50萬千瓦以上。
“光伏下海很有必要,但要注意整個系統的經濟性、結構安全性、面對極端惡劣天氣的適應性以及產業的規范性等一系列問題。”浙江大學海洋學院教授趙西增在“發展海洋新能源產業技術論壇”上發表演講時表示,“邁出海上光伏產業發展的第一步非常不容易,需要更多的高校、科研院所、設計院、生產企業參與進來,讓海洋光伏真正的發展下去。”
有資料顯示,我國擁有超過1.8萬公里的海岸線,可利用海域超300萬平方公里,理論上可發展近7億千瓦海上光伏。趙西增介紹,目前我國在陸地和內陸水域新建新能源項目的空間已經非常有限,很多企業都在加緊布局海洋資源。
然而光伏“下海”并沒有那么容易。受制于技術條件,很多海上光伏方案還需要多方的反復評估。
“大型水面漂浮電站建設的主要難點是浮體的固定,風浪流及水位升降對浮體影響很大,固定不好會發生漂移或碰撞等問題。”華電電科院數字能源研究中心柳玉斌告訴記者。此外,在海上光伏電站建設中,組件會受水汽和水汽中的鹽分危害,高濕、浪涌波動頻繁也會使光伏組件產生PID效應,導致隱裂問題。
“能夠適應潮濕環境的設備重要,接入電網也非常重要。”柳玉斌表示,隨著水上光伏各項技術的不斷創新,大型光伏電站的發展勢不可擋,這給電網的穩定運行帶來了諸多挑戰。海上光伏也可以與海水的潮汐能量或海水儲能技術結合相互補充,實現并網穩定運行。
目前,水上光伏分為兩種,一類是樁基固定式,一種是泰國詩琳通水庫那樣的漂浮式。
樁基式其實就是用打樁機將直徑30-50厘米的鋼筋混凝土管樁打入水底,類似地基,再在樁上安裝抗腐蝕的金屬光伏支架。打樁只能在水深5米以內,沒有地質災害,水位變化小的區域,所以樁基固定式電站通常只能安裝在灘涂、潮間帶。
樁基式水上光伏也是目前最主流的方式,中國目前的海上光伏主要都在近岸,比如浙江象山的海上光伏項目就位于象山縣的灘涂地帶,有63萬塊光伏板,每年發電量高達3.5億KW。
樁基式的水上光伏形式上沒什么新鮮,但建造相當不容易。象山縣就無可避免地會刮臺風,最后額外修了一道消浪墻才擋住風浪的侵蝕。相比于已經很成熟的樁基式水上光伏,這幾年更吸引眼球的是漂浮式光伏。光伏板、逆變器安裝在浮管或者浮箱上,適用于水深大于5米、無臺風的中遠海水域,俯瞰如同巨大的睡蓮葉。
如果要最大效率利用水面資源,必然要深入更遠的海域。但相比固定的樁基式水上光伏,漂浮式光伏面臨更復雜多變的環境。在渤海海灣,每年冰期就長達3個多月,流冰會四處飄蕩。在這種海域,很難做漂浮式光伏。所以,漂浮式的水上光伏很多還是在環境穩定的水庫修建。
深海的項目則還帶著實驗性質。2022年10月,山東一座深遠海域的漂浮式光伏項目正式發電,這是全球第一個離岸30公里、水深達30米的漂浮式海上光伏項目,極端情況下,浪高達到10米。這座電站堆疊上了很先進的技術,為了更好地適應洋流,用了挪威浮式光伏技術公司Ocean Sun的彈性薄膜專利和錨固系統,還找協鑫定制了適宜海洋高腐蝕環境的組件。這樣的投入當然成本高昂。所以,即便投入使用,這座電站也只是示范,只裝了770塊組件,發電量不過500KW,只有浙江固定式水上光伏項目的一點零頭。
樁基式和漂浮式光伏都還沒能突破自己的局限,海上漂浮式光伏的材料成本都比常規光伏高10-30%,這還沒算上海上作業的成本。只有等到裝機量大幅度提升,才會有規模效應,壓下錨固系統和浮體的費用。比如當裝機量達到500MW時,每千瓦的成本就比10MW時降低一半。但當電力運輸成本居高不下時,海上光伏必然會提上沿海省份日程。況且在世界范圍內,并非所有國家都如中國一樣有廣闊和日照充足的戈壁。
光伏+農業/漁業怎么賺錢?
我國作為全球最大的光伏生產基地,不能出口就會產能過剩,光伏如果可以能像家電、汽車一樣下鄉,將會一石三鳥,財政部門用扶貧的方式把光伏產品轉交給貧困村,一個光伏電站壽命25年,農民可以得到發電形成的收益,浙江的農民在光伏板下喂羊養蝦種草藥,一塊地一年收益翻3倍多掙10萬,國家投入一筆錢,不僅挽救了光伏產業,還給農業注入了新的活力。
“光伏+農業”是一種新興的農業形式,從表現方式來看被分為了光伏種植、光伏養殖、光伏水利、光伏村舍,尤其是在湖北、浙江等地光伏板下養魚蝦、種菜、種茶等多種漁光互補、農光互補等新模式逐漸普及,浙江湖州的農民通過“光伏+”理念,開發出光伏與種養相結合的3種模式。
浙江湖州長興縣古龍村“漁光互補”項目占地500畝,農民黃江軍從2018年開始在光伏板下養龍蝦,水面上的架設的光伏板遮擋降溫,造成小龍蝦生長周期長,肉更加緊實,這種高端龍蝦一畝水塘一年養兩造,每畝產出成品蝦200公斤,一斤收購價為100元,除去人工、蝦苗、飼料、塘租等9000元,年產值達到4萬元,純利潤2萬多元,500畝水面上的光伏板發電1900千瓦時,每年光是售電收入1000多萬。
看到這里是不是有點心動,想要建屬于自己的一個光伏發電站,有一點我必須告訴大家,國家能源局明文規定光伏建設不能占用農業用地,耕地、園林、林地和牧草地都屬于農業用地,只有荒山、荒坡、灘涂和設施大棚才能實現農光互補,黃江軍所在村莊的溫室大棚上方也被裝上了光伏板,棚內被種植上了一種鐵皮石斛中草藥,它是一種喜陰植物,光照要求不是很強,種植一次連續收獲5年。
前面咱們聊到了“漁光互補”、“農光互補”,在浙江湖州還有一種“光伏羊”,被稱為“湖羊”,1000多年前從北方引進而來,在南方實現了集中式養殖,這種羊比較喜歡陰涼環境,相比較傳統的羊舍,棚內溫度在夏季要比外界低3-5℃,不僅實現了棚下土地的節約利用,還防止了湖羊在高溫下流產的跡象,其實光伏發電讓農民提高了收入,還能讓農民用電不花錢,何樂而不為呢?
來源:賢集網、中國能源報
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