水上光伏电站建设探索

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