中國儲能網(wǎng)訊：“云南省河流、湖泊和水庫的水域資源較豐富，發(fā)展不占土地的水上光伏發(fā)電，具有較大的潛力?！?
前言
截止2013年底，云南光伏發(fā)電站并網(wǎng)裝機容量18萬kW，為同期風電并網(wǎng)裝機容量的十分之一。云南光伏發(fā)電發(fā)展緩慢的主要原因是土地因素：
首先，光伏發(fā)電占地面積大。據(jù)初步統(tǒng)計，每千瓦綜合占地面積約為20m2。一個容量為1萬kW的光伏發(fā)電站，總占地面積約300畝，合20公頃。
其次，光伏發(fā)電不僅占地面積大，而且要求地形較平坦，對地形坡度有一定要求：目前云南業(yè)界基本形成如下初步共識：光伏發(fā)電站址的南向坡≤200，北向坡≤50，東、西向坡≤100。能滿足上述條件且無其它限制因素的站址較少。
第三，光伏陣列下的土地要滿足林業(yè)部門“保持林地的原有性質(zhì)和屬性”的要求，有較大的難度。
第四，每年各縣、市（州）建設(shè)用地指標均由上級下達，一般為數(shù)百至數(shù)千畝不等。用地指標常常成為光伏發(fā)電項目不能開發(fā)或放緩開發(fā)進度的因素。
種種跡象表明：土地問題目前已成為發(fā)展集中式光伏發(fā)電的制約因素。據(jù)國家能源局發(fā)布的《關(guān)于下達2014年度光伏發(fā)電新增建設(shè)規(guī)模的通知》，分布式占比＞80%的有山東、江蘇、浙江、天津、遼寧、上海、福建、湖南和廣東等九省市，分布式光伏裝機占全國的比例高達62.5%。我國除西北、內(nèi)蒙等地可利用沙漠等發(fā)展集中式光伏發(fā)電外，東部省市發(fā)展分布式光伏發(fā)電將成為主流。目前分布式光伏發(fā)電以不占土地資源的屋頂光伏發(fā)電為主要型式。
我國部分省區(qū)已有分布式水上光伏發(fā)電項目建成投產(chǎn)。據(jù)國外有關(guān)報導，不占土地資源的水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)將成為國際的“新寵”。水上光伏發(fā)電多數(shù)以分布式開發(fā)為主，條件較好的也可采用集中式開發(fā)。
云南省河流、湖泊和水庫的水域資源較豐富，發(fā)展不占土地的水上光伏發(fā)電，具有較大的潛力。本文對云南發(fā)展水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)問題進行初探，供同行參考。
1.云南發(fā)展水上光伏發(fā)電的條件和前景
（1）水上光伏發(fā)電站不占用寶貴的土地、林地資源，消除了發(fā)展光伏發(fā)電的制約因素，擺脫了土地問題的困擾，是水上光伏發(fā)電最主要的優(yōu)點。以建100萬千瓦水上光伏發(fā)電為例，約可少占用土地2.25萬畝（15km2），可減少土地占用費約9億元（4萬元/畝）。
云南省6%的國土面積為平壩，是基本農(nóng)田、城市、交通樞紐等所在地，政策不允許搞光伏發(fā)電。94%的國土面積為山地和高原，除了地形、輻射條件限制外，還受《建設(shè)項目環(huán)境影響評價分類管理名錄》界定的敏感區(qū)以及鳥類遷徙通道、特有（珍?。┲参锶郝洹⒆匀粍倬?、公益林、防護林等環(huán)境保護目標，共計數(shù)十種因素的限制。因此，可用于建光伏發(fā)電站的地址也較少。水上光伏發(fā)電不占用寶貴的土地資源的優(yōu)點，為云南發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)指明出路和方向，具有特殊的重要性。
（2）云南水域資源比較豐富。據(jù)《云南國土資源遙感綜合調(diào)查》（云南省計委、云南省國土廳，2004年），全省水域面積903.46萬畝，其中：湖泊水面151.95萬畝，水庫水面94.59萬畝，池塘水面68.74萬畝。以上三項水面面積315.28萬畝，約合2100km2。按利用上述三項水面面積的2%、每千瓦占水面15m2（變電站、管理、生活等設(shè)施位于陸上）估算，約可建水上光伏發(fā)電容量280萬kW。
隨著瀾滄江、金沙江等大型、特大型梯級水庫先后投入運行，水庫水面面積將大幅度增加，為修建更多水上光伏發(fā)電站創(chuàng)造條件。
(3)同一地域的水面溫度,較陸面溫度低,稱為水冷效應。以245Wp光伏電池組件為例,功率溫度系數(shù)為0.45%/0c,即電池溫度降低10c,功率可提高0.45%。據(jù)有關(guān)方面的研究,電池溫度由環(huán)境溫度和與輻照度有關(guān)的變量兩部分組成。云南地處高原的水域,水面溫度較低,也就是水上光伏陣列的環(huán)境溫度較低,有利于提高光伏發(fā)電量。
據(jù)有關(guān)方面報導,由于水冷效應,水上光伏發(fā)電比陸上光伏發(fā)電的發(fā)電量,視不同情況,可提高1—10%不等。
(4)云南9大高原湖泊中,滇池、星云湖、杞麓湖、程海、異龍湖等湖泊均有不同程度的藍藻生長。藍藻不含葉綠素,但含片狀的類囊體,仍可進行光合作用。云南藍藻生長溫度約在25—350C。水上光伏陣列,可阻隔藻類生長所需的陽光,降低水溫,從而抑制藍藻的生長,有助于水域水質(zhì)的改善。
(5)水上光伏陣列占用的水面,可減少水面蒸發(fā)量,從而增加水庫有效水量。
云南地處高海拔地區(qū),水面蒸發(fā)量特別高,例如滇池水面平均年蒸發(fā)量高達1360.8mm,為年降水量931.8mm的1.46倍,年蒸發(fā)水量4.44億m3,占滇池理論水資源量9.74億m3的46.5%。其余8大湖泊和水庫情況基本相同。以建水上光伏發(fā)電100萬千瓦為例,約可減少蒸發(fā)水量約2000萬m3。因此,發(fā)展水上光伏發(fā)電,增加有效水量,提高湖泊和水庫的綜合利用效益,對云南的缺水地區(qū)具有現(xiàn)實意義。
(6)云南為數(shù)眾多的中型水電站的水庫,大多無通航要求,即使大水庫和湖泊往往也只有局部通航之利,例如擺渡、短途運輸、游覽等。沒有大規(guī)模航運要求的水域,為發(fā)展水上光伏發(fā)電創(chuàng)造有利條件。
(7)云南廣泛分布中型水電站,通常枯期出力較低。在這些水電站的水庫建水上光伏發(fā)電站,可通過水電站的輸變電設(shè)備上網(wǎng),實現(xiàn)水—光互補,提高電站枯期出力,改善電網(wǎng)枯期電力平衡。其次通過電站水庫調(diào)節(jié),減小光伏發(fā)電出力瞬變幅度,提高電能質(zhì)量。
(8)云南已建光伏電站分布于石林、元謀、永仁、賓川等缺水地區(qū),為了清洗光伏板面,常常需要較大投入,建設(shè)供水設(shè)施。水上光伏發(fā)電只需在光伏板面安裝噴淋頭,定時低揚程抽水清洗,去除板面積灰,提高組件發(fā)電效率。和陸上光伏相比,可減少取水投資和降低運行費用。
(9)水上光伏發(fā)電工程沒有支架基礎(chǔ)和電纜溝的開挖,沒有場內(nèi)道路的施工,大大減少地面開挖,有利于水土保持。
(10)據(jù)有關(guān)方面的報導,兼有水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的水庫或魚塘建水上光伏發(fā)電站,還可能為魚類創(chuàng)造更好孵化環(huán)境,提高水產(chǎn)產(chǎn)量。
(11)水上光伏發(fā)電可借鑒船舶、碼頭等水上浮動設(shè)施停泊的先進技術(shù)措施和豐富的設(shè)計、施工經(jīng)驗,不存在技術(shù)上的制約因素。
(12)江蘇、山東等地水域立體化發(fā)展(漁—光—風互補)已成為當?shù)卦鍪盏膩碓?也為云南發(fā)展水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)提供有益的借鑒。
以上為云南發(fā)展水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的有利條件。要把這些有利條件轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,還與全國總的形勢密切相關(guān)。
我國陸上水域資源豐富,據(jù)《2011年中國統(tǒng)計年鑒》,我國內(nèi)陸水域面積1747.1萬公頃。其中湖泊、水庫、池塘面積1174.8萬公頃,合11.748萬km2。按與前述相同標準估算,約可建水上光伏發(fā)電容量1.6億kW。這是一筆巨大的清潔的可再生能源資源,必將引起有關(guān)方面的關(guān)注。發(fā)展水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè),既可獲得巨大的清潔的可再生能源,又可減少占用寶貴的土地資源,必將成為全國清潔的可再生能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。全國水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將帶動云南水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于起步階段,可能出現(xiàn)這樣或那樣的困難和問題，國家在政策上予以扶持，推動水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,是必要的。
綜上所述,云南發(fā)展水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)有較好的條件,結(jié)合全國形勢分析,前景應當看好。我們有理由期待:云南水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè),緊跟全國水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐,在國家政策的扶持下,將成為云南光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分。
我國江蘇、山東、江西等省有少量水上光伏發(fā)電項目建成投產(chǎn)。本文從云南省情出發(fā),提出水上光伏發(fā)電建設(shè)的初步意見和設(shè)想方案,供研究、參考。
2.水上上光伏發(fā)電需要解決的幾個問題
2.1水上光伏發(fā)電站的選址問題。
水上光伏發(fā)電站選址除輻射資源條件外,應注意以下幾點:
(1)為了減輕周圍山體對水上光伏陣列遮陰的影響,增加日照時數(shù)和發(fā)電量,站址宜選在東西向延展的水域,也可選在南北向延展的、但兩岸山體相對較低的、水面較寬的水域。
(2)為了縮短電纜長度和有利于光伏陣列的固定,站址宜選在離岸相對較近的、水深較淺的水域。
(3)站址宜選在風浪較小的水域。
(4)站址宜選在交通方便的水域。
(5)站址應避開消落深度較大的或有防洪渡汛要求的水域。
(6)站址應選在岸邊具備建設(shè)升壓變電站場地、光伏陣列安裝場地的水域。
(7)站址應避開航道和其它航運設(shè)施。
(8)站址應避開水上體育訓練場所。
(9)湖泊水域選址應避開軍事禁區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)。
2.2水上光伏陣列的浮體問題。
目前水上浮體廣泛采用標準化生產(chǎn)的塑料浮體,以代替鋼浮筒。塑料浮體用
高分子、高密度聚乙烯材料制成。根據(jù)形狀和用途的不同,分為塑料浮筒和塑料管道浮體兩種。可按光伏陣列設(shè)計要求選用。塑料浮體有較大的承載力,以500×500×400mm(長×寬×高)浮筒為例,單體重量約7kg,每平方米承載力320kg/m2以上。
3、有關(guān)云南發(fā)展水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建議
為了推進云南水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè),具體建議如下:
(1)發(fā)展水上光伏發(fā)電的總體思路,應是“先易后難,先小后大,先分布式后集中式,先水庫后湖泊”，穩(wěn)扎穩(wěn)打，逐步推進。
水上光伏發(fā)電在云南是新生事物,需經(jīng)歷生長、發(fā)展、成熟的過程。可先在水位變幅較小的中型水電站水庫,采用與電站共建的方式,建容量較小的分布式水上光伏發(fā)電示范工程,利用水電站的輸變電設(shè)施上網(wǎng),通過電站水庫調(diào)節(jié),實現(xiàn)水—光互補,提高枯期出力和電能質(zhì)量的具體調(diào)度方法。待取得成果后,推廣到全省為數(shù)眾多的中型水電站水庫。這種做法投入較小,效益好,容易實現(xiàn)。待水上光伏陣列漂浮技術(shù)逐步適應發(fā)電需要,人們對水上光伏的認識趨于一致后,再在大水庫和湖泊上建容量更大的水上光伏發(fā)電站。
(2)處理好水上光伏發(fā)電與發(fā)展旅游的關(guān)系。
大水庫和湖泊常常是旅游景點和休閑度假場所,建水上光伏發(fā)電站與旅游并不矛盾,相反水上光伏電站還可能成為水上景觀的點綴。水上光伏發(fā)電與發(fā)展旅游的關(guān)系需要我們認真探索,創(chuàng)新實踐,以達到兩者完美結(jié)合的境界。
(3)處理好水上光伏發(fā)電與航運的關(guān)系。
水上光伏發(fā)電站的建設(shè)應以不影響航運為前提,并應充分利用航運部門水上浮動設(shè)施固定的先進技術(shù)和豐富的設(shè)計、施工經(jīng)驗,為水上光伏成功建設(shè)提供可靠的技術(shù)支撐。
(4)處理好水上光伏發(fā)電站與周邊居民的關(guān)系。
發(fā)電企業(yè)應加強社會責任,為周邊居民提供力所能及的幫助,實現(xiàn)共同富裕。水上光伏的升壓變電站、固定設(shè)施等占用的場地,可采取居民土地入股的經(jīng)營方式,優(yōu)惠分紅,實現(xiàn)共贏。此外,可結(jié)合電站施工,改善當?shù)鼐用癯鲂械葪l件。
(5)協(xié)調(diào)好水上光伏發(fā)電站與電網(wǎng)的關(guān)系。水上光伏發(fā)電站,盡可能量實現(xiàn)就近上網(wǎng),就地消納,減輕電網(wǎng)外送壓力。
(6)我國水域資源豐富,發(fā)展水上光伏發(fā)電具有廣闊的前景。為了推動水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實現(xiàn)全國能源的清潔、可再生化,建議國家在適當時機出臺有關(guān)水上光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的政策。
(7)建議盡早編制全省水上光伏發(fā)電規(guī)劃,搞清全省可建規(guī)模和地區(qū)分布,為科學決策和工程建設(shè)提供基礎(chǔ)依據(jù)。
(8)建議在適當時機在滇池等湖泊建示范性水上光伏發(fā)電站項目,重點研究水上光伏發(fā)電陣列對藍藻生長和水域生態(tài)環(huán)境的影響,為滇池治理積累經(jīng)驗。
作者單位：中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司
