如何建设水上光伏电站

水面光伏电站是指在水塘(鱼蟹塘等)、中小型湖泊、水库、蓄水池、采煤塌陷区形成的湖泊等水上建立的光伏发电站。

一、水上光伏的优缺点

1、优点

1)合理利用土地资源：可利用湖泊、采矿塌陷区水域、废弃深矿坑等，提高了土地的综合利用率；

2)提高发电量：水面对光伏组件起到降温、镜面反射等的作用，发电量明显高于地面电站。

3)环境保护：将太阳能电池板覆盖在水面上，可减少水面蒸发量，抑制水中藻类繁殖，有利于水资源的保护。

4)灰尘少，便于清洗，避免杂草阴影遮挡。

2、缺点

1)建设、运维难度相对较大；

2)设备防腐防水要求高，抗PID要求高；

3)项目综合开发成本高。

4)申报规模的方式、用地政策存在不确定性。

二、水上光伏的形式

1、打桩式(水深≤3m)

2、漂浮式(水深>3m)

1)浮管

图片来源于：河北能源工程设计有限公司的材料

2)独立浮筒、3)标准浮筒

4)浮箱+钢走道板

图片来源于：河北能源工程设计有限公司的材料

三、不同形式的对比(实际案例数据)

羲和太阳能电力有限公司完成的安徽芜湖项目中，采用了多种对比方案。

1、项目基本情况

项目地处人工湖，水域面积约330亩，水深约5m，水位高差0.5m。

组件倾角23°，装机容量8.5MW，2015年12月并网。采用标准浮筒、定制浮筒、定制浮箱、浮管多种浮体形式。就地升压变岸边放置，高压走线水下电缆和桥架结合。

2、优缺点对比

表1：不同形式的优缺点对比

3、造价对比

表2：不同形式的造价对比

*桩基础造价与桩高相关，水深每增加1m，成本增加约0.15元/W

4、发展趋势

现有水面光伏规模较小，浅水区(约3m以内)以“固定打桩+固定支架式”为主，少量“固定打桩+跟踪支架式”；

深水区漂浮式(约3-10米)目前尚处于示范阶段，技术成熟度有待提高，是未来水面光伏的重要发展方向

未来发展趋势将是突破深水区限制，漂浮式应用增多。

四、发电量提高案例

案例1：河北省临西县灵溪湖水上光伏电站

中国第一座规模漂浮光伏电站是由易事特投资、河北能源工程设计有限公司设计的河北临西县一期30MW地面光伏电站中的8MW水面漂浮光伏系统，2015年7月完成并网。在运行一段时间后，对电站的漂浮部分和地面部分进行了系统效率对比，在安装倾角、直流损耗等都基本一致的情况下，水面部分的660kW所对应的A逆变器与地面部分685kW对应的B逆变器在2015年12月的29天运行期内分别统计的发电量为4.752万kWh和4.6617万kWh，前者比后者增加了5.8%的发电量。

案例2：日本小野市净谷町新池40kW水面电站

兵库县北播磨县民居在2014年4月~2015年3月(完整一年)期间，在小野市净谷町新池水面上，就输出功率为40kW的扶梯是光伏发电设备进行了验证试验，5月下旬公布实验结果：与在屋顶以相同角度设置的光伏组件相比，发电量增加了13.5%。

五、设计要点

1.组件可采用双玻组件，防潮性能优于背板组件

2.浮体与支架采用钢结构转接(浮体支架一体化之外)

3.支架材质可采用热镀锌、铝合金或玻璃钢

4.支架檩条的平整度及柔性与组件的匹配

5.汇流箱的安装应考虑放置方式、防护等级

6.电缆可选用铝合金电缆，抗氧化，耐腐蚀，柔韧性好，重量轻；电缆布置考虑一定的余度

7.电缆通道可采用桥架以浮筒为基台，或采用凹槽型浮筒

8.就地升压变可放置在浮体上或岸边

9.检修通道的布置在设计浮筒与组件排布时一并考虑

10.光伏方阵的固定：水泥锚块集合、铁锚、拉索、撑杆

11.光伏方阵的接地

五、施工流程

施工方式包含两种

方式一：岸边拼接浮筒，水上安装设备

方式二：岸边操作平台，组件安装后入水

经实际验证，后一种方式更加方便、快捷。

图1：浮体拼接

图2：支架安装

图3：在岸上安装好后，浮体平台入水