巴西浮式光伏補(bǔ)償水電不足問(wèn)題

大型浮式光伏發(fā)電項(xiàng)目是補(bǔ)償大壩水電站發(fā)電量不足的理想解決方案，因?yàn)樗哂锌捎^的容量系數(shù)，并具有提高整體系統(tǒng)可靠性，同時(shí)最大程度地減少負(fù)荷削減的能力。這是最近發(fā)表在《可再生與可持續(xù)能源評(píng)論》上的“浮式光伏系統(tǒng)作為亞馬遜大壩生產(chǎn)不足的替代途徑”一文所得出的主要結(jié)論之一。開(kāi)展這項(xiàng)研究的密歇根州立大學(xué)研究人員評(píng)估了兆瓦級(jí)浮式光伏電站在巴西能源格局中的潛力。

為該國(guó)眾多水壩大力投資興建此類(lèi)項(xiàng)目將提高整體系統(tǒng)的可靠性，并使水力發(fā)電站的運(yùn)營(yíng)商在電力需求高峰期獲得更大的調(diào)度靈活性。這也可以幫助巴西在不建造新水壩的前提下提高發(fā)電量。

產(chǎn)出不足

目前，巴西的水力發(fā)電總裝機(jī)容量為109.1吉瓦，但巴西政府的目標(biāo)是到2023年達(dá)到114.4吉瓦。但該國(guó)廣泛的水電基礎(chǔ)設(shè)施均已顯示出相當(dāng)脆弱的狀態(tài)。例如，2014年的嚴(yán)重旱情促使政府投資更多的風(fēng)能和太陽(yáng)能。

包括所有能源形式在內(nèi)的巴西全國(guó)總發(fā)電量目前約為161吉瓦，這意味著全國(guó)能源總需求的一半以上都靠水電來(lái)滿足。但是，這受制于這樣一個(gè)事實(shí)——在巴西現(xiàn)有的水電設(shè)施中，約有12吉瓦處于產(chǎn)出不足狀態(tài)。

在這些大壩上部署浮式光伏系統(tǒng)可帶來(lái)雙重優(yōu)勢(shì)。首先，由于不需要增設(shè)變電站或輸電線路，因此光伏項(xiàng)目的建設(shè)可以更加便宜。其次，浮式光伏發(fā)電使水電廠運(yùn)營(yíng)商有機(jī)會(huì)將這些發(fā)電項(xiàng)目用作一種儲(chǔ)能形式加以調(diào)度，從而可以補(bǔ)償太陽(yáng)能光伏發(fā)電的可變輸出。

系統(tǒng)充裕度

科學(xué)家按照額定容量相當(dāng)于報(bào)告中不足的產(chǎn)量的假設(shè)，評(píng)估了所有地點(diǎn)的浮式光伏電站在水壩水庫(kù)中的系統(tǒng)充裕度。他們關(guān)注了增設(shè)浮式光伏發(fā)電容量前后的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。

他們的分析表明，浮式太陽(yáng)能項(xiàng)目由于其高容量系數(shù)、與負(fù)載的相關(guān)性以及在高需求期間的高潛力輸出，可以作為理想的解決方案。他們提出，“為了評(píng)估峰值負(fù)載增加對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響，我們將系統(tǒng)峰值負(fù)載設(shè)為每年增加4%。結(jié)果也表明，光伏系統(tǒng)的容量系數(shù)非常重要，總體平均容量系數(shù)為42%。”

例如，負(fù)載損耗概率(LOLP)是指其中斷概率。通過(guò)添加浮式光伏項(xiàng)目，LOLP可以提高約55.5%。但目前政府計(jì)劃在亞馬遜地區(qū)建設(shè)更多水電容量，這只會(huì)使LOLP提升46.2%。

目前，在巴伊亞州Sobradinho的圣弗朗西斯科河上，巴西Sobradinho大壩上175兆瓦的水力發(fā)電站就配有一個(gè)1兆瓦的浮動(dòng)太陽(yáng)能發(fā)電廠。該項(xiàng)目于2016年由承建方——水力發(fā)電商Companhia Hidroelétrica do São Francisco(Ches)開(kāi)始建造，并最終將擴(kuò)大到5兆瓦規(guī)模。Chesf還擁有位于Balbina大壩的試點(diǎn)浮式光伏陣列、一個(gè)水力發(fā)電站，以及位于亞馬遜雨林的烏塔瑪河發(fā)電站。

工程公司Tractebel是法國(guó)能源巨頭Engie的一家子公司，現(xiàn)在也正為52.2兆瓦的Batalha水電站進(jìn)行30兆瓦浮式光伏發(fā)電產(chǎn)能的初步設(shè)計(jì)。該電站屬于國(guó)有電力生產(chǎn)商Eletrobras Furnas所有。