我国发展水面光伏的挑战和机遇

2015-09-06 09:23 行业报道   

导读2014年中国大陆光伏发电累计装机容量2805万千瓦,累计发电量250亿千瓦时。其中,新增并网电站以大型光伏电站为主要增长动力,未来随着光伏发电应用模式不断创新,分布式规模有望稳步增长。  

2014年中国大陆光伏发电累计装机容量2805万千瓦,累计发电量250亿千瓦时。其中,新增并网电站以大型光伏电站为主要增长动力,未来随着光伏发电应用模式不断创新,分布式规模有望稳步增长。根据国家能源局规划,2015年度全国光伏年度计划新增并网规模15吉瓦,其中集中式电站8吉瓦,分布式7吉瓦(其中屋顶分布式不低于3.15吉瓦),特别提出北京、天津、上海、重庆及西藏地区在不发生弃光的前提下,不设发展规模上限。

而在中国发展光伏,面临的实际情况是怎样呢?在中国发展水面光伏的挑战和机遇如何呢?

1、中国人多地少,发展水面光伏电站可节约使用土地。

光伏电站的缺点之一是能量分散,占地面积大。光伏电站为永久性占地,大型地面光伏电站需占用较大的土地面积,根据书籍《太阳能光伏发电系统施工设计与维护》,理论上每10千瓦光伏发电系统占地100平方米,相当于单位千瓦占地10平方米。但为了减少阴影效应,减少发电量的损失,电池板之间需要存在一定的间隔距离,从而进一步加大了占地面积。整个光伏电站平均千瓦占地20—30平方米。因此,国家严格限制光伏电站占用耕地,鼓励光伏采用戈壁、沙漠、荒山。宁夏最近出台的政策就明确了用地的限制标准。

2、中国北方蒸发量大于降雨量,发展水面光伏电站可以减少水面蒸发量。近40年我国干旱半干旱区降水量与蒸发量均在减小,但降水量的减小速度大于蒸发量,水分的收支不平衡造成气候的干燥化程度日甚。水面光伏电站由于遮盖大量的水体表面,可以减少水分蒸发。

3、中国有3.2万公里长海岸线,有极大发展水面光伏电站的地形优势。中国拥有近300万平方公里的海域,海岸线分为大陆岸线与海岛岸线,其中大陆岸线为18000公里。其北部起始点为鸭绿江口,南方终点为北仑河口。沿线发展水面光伏电站,不仅操作难度系数较低,还可全面为沿线经济发达地带提供电力支持。

4、中国有8.6万座水库(截至2012年底),总库容6924*108立方米,全国水库水面总面积25619千公顷,即3842.9万亩(截至 1996年10月31日),具备大规模发展水面光伏电站的先决条件。水库表面主要用于蓄水、发电、灌溉、养殖、风景旅游和生态保护。现有水库水面90%以上可供养殖,实际养殖面积仅占可利用总面积的78%,而且单位面积产量普遍较低,但水面光伏电站并不会影响养殖业的发展。

5、中国湖泊众多,总面积9.1万km2,面积1千平方米以上的有2700多个,发展水面光伏电站条件充裕。

6、水面光伏电站对环境十分友好,浮体架台等设备可100%回收,且太阳能发电效率高。

综上所述,中国应大力发展水面光伏电站,在提升经济效益的同时,保持环境的健康、和谐发展。目前我国若开展此领域研发,须考虑以下问题:

1、作为水面光伏电站的重要支撑平台,浮体架台是关系到整个光伏电站能否正常运行发电的重要环节。目前光伏电站的全生命周期为25年,浮体架台必须相应具有良好的抗腐蚀性能、低密度、抗冻胀、抗风浪等特性,来与之匹配。

日本兵库县大型水上光伏电站选用了高密度的聚乙烯作为浮体架台,聚乙烯无臭,无毒,具有优良的耐低温性能,能耐大多数酸碱侵蚀。常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性优良,耐冲击性好。但硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用,易燃烧且离火后继续燃烧,易发生光氧化、热氧化、臭氧分解,在紫外线作用下容易发生降解。因此可尝试比聚乙烯更加耐光氧化、热氧化、抗紫外线的型材,或是通过在型材外镀层等方式增强上述防御性能,使浮体架台更耐用、使用寿命更长。

中国是世界上竹资源最丰富、竹林面积最大、竹产量最大的国家,素有“竹子王国”之称。全国约有竹林330万公项,占世界的30%以上,竹材产量约占世界总产量的1/3,这是建造水面浮动式光伏电站的日本所不具备的。在追求绿色低碳的今天,竹子不仅低成本(粗加工后的竹子1000元/吨,价格约为聚乙烯的1/6)、低能耗,其做成的竹筏更具有吃水浅、浮力大等特点。但未经处理的竹筏平均使用寿命仅有2、3年,如对竹产品进行处理,使其在水中具有更良好的耐腐蚀性,将使水面光伏电站造价大幅降低。

2、合适的选址是保证试验成功的关键,可考虑在大陆内气候静风区的湖泊和水库进行试验。如金沙江,具有径流丰沛且较稳定、风速低、光照条件较好、开发条件较好等特点。

3、水面光伏电站既可实现产能并网,又可作为分布式储能光伏电站,为水面的养殖、风景旅游、生态等提供电力支持。作为分布式离网储能电站,储能设备的选择是关键,选择较低成本较高性能的蓄电池将显得尤为重要。

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