中國發(fā)展水面浮動式光伏電站機遇與挑戰(zhàn)

2014年中國大陸光伏發(fā)電累計裝機容量2805萬千瓦，累計發(fā)電量250億千瓦時。其中，新增并網(wǎng)電站以大型光伏電站為主要增長動力，未來隨著光伏發(fā)電應(yīng)用模式不斷創(chuàng)新，分布式規(guī)模有望穩(wěn)步增長。根據(jù)國家能源局規(guī)劃，2015年度全國光伏年度計劃新增并網(wǎng)規(guī)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于3.15吉瓦)，特別提出北京、天津、上海、重慶及西藏地區(qū)在不發(fā)生棄光的前提下，不設(shè)發(fā)展規(guī)模上限。

而在中國發(fā)展光伏，面臨的實際情況是怎樣呢?在中國發(fā)展水面光伏的挑戰(zhàn)和機遇如何呢?

1、中國人多地少，發(fā)展水面光伏電站可節(jié)約使用土地。

光伏電站的缺點之一是能量分散，占地面積大。光伏電站為永久性占地，大型地面光伏電站需占用較大的土地面積，根據(jù)書籍《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)施工設(shè)計與維護》，理論上每10千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)占地100平方米，相當(dāng)于單位千瓦占地10平方米。但為了減少陰影效應(yīng)，減少發(fā)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面積。整個光伏電站平均千瓦占地20—30平方米。因此，國家嚴格限制光伏電站占用耕地，鼓勵光伏采用戈壁、沙漠、荒山。寧夏最近出臺的政策就明確了用地的限制標準。

2、中國北方蒸發(fā)量大于降雨量，發(fā)展水面光伏電站可以減少水面蒸發(fā)量。近40年我國干旱半干旱區(qū)降水量與蒸發(fā)量均在減小，但降水量的減小速度大于蒸發(fā)量，水分的收支不平衡造成氣候的干燥化程度日甚。水面光伏電站由于遮蓋大量的水體表面，可以減少水分蒸發(fā)。

3、中國有3.2萬公里長海岸線，有極大發(fā)展水面光伏電站的地形優(yōu)勢。中國擁有近300萬平方公里的海域，海岸線分為大陸岸線與海島岸線，其中大陸岸線為18000公里。其北部起始點為鴨綠江口，南方終點為北侖河口。沿線發(fā)展水面光伏電站，不僅操作難度系數(shù)較低，還可全面為沿線經(jīng)濟發(fā)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，全國水庫水面總面積25619千公頃，即3842.9萬畝(截至1996年10月31日)，具備大規(guī)模發(fā)展水面光伏電站的先決條件。水庫表面主要用于蓄水、發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖、風(fēng)景旅游和生態(tài)保護?，F(xiàn)有水庫水面90%以上可供養(yǎng)殖，實際養(yǎng)殖面積僅占可利用總面積的78%，而且單位面積產(chǎn)量普遍較低，但水面光伏電站并不會影響?zhàn)B殖業(yè)的發(fā)展。

5、中國湖泊眾多，總面積9.1萬km2，面積1千平方米以上的有2700多個，發(fā)展水面光伏電站條件充裕。

6、水面光伏電站對環(huán)境十分友好，浮體架臺等設(shè)備可100%回收，且太陽能發(fā)電效率高。

綜上所述，中國應(yīng)大力發(fā)展水面光伏電站，在提升經(jīng)濟效益的同時，保持環(huán)境的健康、和諧發(fā)展。目前我國若開展此領(lǐng)域研發(fā)，須考慮以下問題：

1、作為水面光伏電站的重要支撐平臺，浮體架臺是關(guān)系到整個光伏電站能否正常運行發(fā)電的重要環(huán)節(jié)。目前光伏電站的全生命周期為25年，浮體架臺必須相應(yīng)具有良好的抗腐蝕性能、低密度、抗凍脹、抗風(fēng)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臺，聚乙烯無臭，無毒，具有優(yōu)良的耐低溫性能，能耐大多數(shù)酸堿侵蝕。常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性優(yōu)良，耐沖擊性好。但硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作用，易燃燒且離火后繼續(xù)燃燒，易發(fā)生光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外線作用下容易發(fā)生降解。因此可嘗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御性能，使浮體架臺更耐用、使用壽命更長。

中國是世界上竹資源最豐富、竹林面積最大、竹產(chǎn)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(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的1/3，這是建造水面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(粗加工后的竹子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(jīng)處理的竹筏平均使用壽命僅有2、3年，如對竹產(chǎn)品進行處理，使其在水中具有更良好的耐腐蝕性，將使水面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(guān)鍵，可考慮在大陸內(nèi)氣候靜風(fēng)區(qū)的湖泊和水庫進行試驗。如金沙江，具有徑流豐沛且較穩(wěn)定、風(fēng)速低、光照條件較好、開發(fā)條件較好等特點。

3、水面光伏電站既可實現(xiàn)產(chǎn)能并網(wǎng)，又可作為分布式儲能光伏電站，為水面的養(yǎng)殖、風(fēng)景旅游、生態(tài)等提供電力支持。作為分布式離網(wǎng)儲能電站，儲能設(shè)備的選擇是關(guān)鍵，選擇較低成本較高性能的蓄電池將顯得尤為重要。