隨著光伏行業的不斷發展,在裝機增速不斷放緩的同時,光伏新型市場逐漸進入人們的視野。在煤礦采空區、沙漠及鹽堿地等地方發展光伏,或者是光伏與農業、林業、漁業相結合,然而由于牽涉到用地問題,光伏在這些市場的發展并不順暢。 經過一段時期的發展之后,在諸多的“光伏+”市場中,不占用土地的水面光伏正逐漸受到重視。在
技術難點
一般情況下,水深不超過5米,可以采取打樁的方法進行光伏板的鋪設,打樁技術相對成熟。但是打樁要求所有的設備必須高出水面0.5-1m,而且是最高水位,這樣一來,如果遇到枯水季,水位如果大幅下降,對于設備的維修會帶來困難。
除了打樁,水面光伏的另一種形式就是漂浮電站,通過浮筒承載光伏板。但是由于光伏電站通常要求具備25年的使用周期,因此漂浮電站的浮筒壽命問題成為光伏電站能否從地面轉移到水面的關鍵。
水面漂浮式光伏系統有很多可預見的風險,尤其是浮筒。市場上可供選擇的浮筒廠非常有限,大多數光伏用浮筒都沒有經過實際驗證,即使有實際應用案例,使用時間也與浮筒所承諾的25年相去甚遠,這就要求投資者從原理上對設備進行研究、要求和論證。
據悉,現在的浮筒制造企業,很多都是原來的碼頭設備企業轉過來的。“據我所知,真正的在光伏業內的浮筒研發機構并不多,我們成立了一個水上漂浮的研究院,一方面研發浮筒,另一方面提供水上的一體化解決方案。”河北能源工程設計有限公司高級工程師董曉青對記者說。
據劉姿介紹,從系統來看,首先要求整個浮體平臺的設計是科學合理的,我們根據領跑者項目的實際情況提出了浮體系統設計的邊界條件,浮體系統設計(包含組件支架、浮體及錨固)應滿足在25年材料性能老化后,在熱、風、波、流等極端環境條件綜合作用時,浮筒各個部位不會破損傾覆、浮筒間連接及錨固不會超過極限值斷裂、浮筒的形變不會損壞光伏組件等。
在浮筒材料領域,最受關注的是HDPE材料。HDPE做的比較好的公司,一家是法國公司,然后是臺灣的一家公司,它們的浮筒都是HDPE材料。在日本大多數漂浮電站都使用HDPE材料的浮筒,但是總體來說,它的可靠性在國外經過驗證的實際項目比國內要多。
而對于不銹鋼之類的浮筒材料,可能面臨成本高昂的問題。因此,能否找到性價比高、無污染又符合光伏電站使用壽命的浮筒材料成為技術難點。
董曉青說:“我們也在期待著,就是一些無機材料的浮筒能夠涌現出來。我們研究院正在研究一種復合材料的浮筒,用的材料屬于建筑材料,外表面是混凝土包裹,環保、壽命等各方面的性能都能滿足漂浮電站的使用要求,已經獲得了國家專利。”
事實上,最為重要的是第三方的復核和監督,浮體系統的各種測算需要第三方機構進行模擬分析復核設計的合理性,保證浮筒的材料達標,制造過程滿足要求。比如說HDPE中回料(回收塑料)的比例能否控制在合理的范圍,因為回料多可以降低造價,但是浮筒的性能就可能得不到保障。
水面光伏對于光伏設備也提出了新的要求,首先是它的故障率要低,要方便去更換;其次是在水面上,設備要盡可能地要輕盈。比如說逆變器,組串式逆變器相對來說比較合適,直接固定在浮筒上;最后,因為水面是一種高濕的環境,水體的水質不同,比如說污水處理廠甚至會蒸發出腐蝕性的氣體,就對組件邊框、背板的材料等提出了很高的要求。
“潮濕環境對于傳統單玻組件是極具挑戰的,但三峽新能源沒有像大多數投資商一樣選擇雙玻組件,而是通過廣泛調研,并與第三方機構、原材料廠及組件廠反復交流,綜合考慮可靠性及成本,最終決定采用提高技術要求的單玻組件。”劉姿談到,“而且,還對組件整體抗PID性能、封裝材料性能和電池片抗PID做了特殊的要求。”
而在逆變器方面,不僅水面潮濕環境對于匯流箱更為嚴苛,而且水面光伏比地面光伏具有更高的運維風險。在地面電站運維中,逆變器及匯流箱的維護頻率是最高的,因此水面項目應選擇耐候性強且運維風險較低的逆變器和匯流箱。
漂浮式光伏電站是一個具有極大市場空間的新鮮事物,很多技術問題需要優化和研究。“我認為需要改進和提高的是對漂浮式光伏電站嚴謹專業的態度,促進產品標準及認證體系建設,以保證電站安全穩定運行25年。”劉姿最后總結說。
作者:李帥 來源:《能源》雜志
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