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湖北探索小水电发展新模式

来源:中国能源报 作者:记者苏南 时间:2017年08月03日

安装水面漂浮式光伏

位于湖北省枣阳市熊集镇南3公里处的熊河水库,承雨面积为314.5平方公里,总库容2.45亿立方米,这里优质的水资源环境,孕育了湖北省首座水面漂浮式光伏电站。

目前,首座水面漂浮式光伏电站已经并网试运行一年多,开拓了农村小水电发展新途径,实现了资源充分利用,减少了投资成本,拓宽了水库产业,盘活了水库资产,开创了水库管理发展的新思路,发挥了人员、设备的最大效益,为社会奉献了清洁绿色、持续稳定的可再生电能。这些成功的、有益的探索,将助推和引领国家新能源的发展模式。

并网发电,彰显效益

记者了解到,经湖北省水利厅批准,由湖北省水利厅农电处主导,由湖北省地方水电公司、长江勘测规划设计研究院、襄阳市熊河水库管理处共同发起,出资新组建湖北方水光伏发电有限公司,负责“湖北省首座水面漂浮式光伏电站”试点项目的筹备建设和运行管理。

2015年10月20日,试点项目正式开工建设,总装机容量1200千瓦、占地占水面积约23亩,设计年平均上网电量120.96万千瓦时,年等效满负荷运行1008小时。2016年2月4日完成安装调试,通过枣阳市供电公司验收,并网发电,步入试运行阶段。

湖北方水光伏发电有限公司执行董事郑辉对本报记者表示,试点项目规模虽小,但注重消化吸收国内外水面光伏发电建设的新技术、新工艺、新材料,通过自主研发、创新设计出具有自主知识产权的水面漂浮式基础专利产品作为支撑。目前,试点项目采用了“陆地光伏支架基础、双船体浮筒基础、竹排漂浮式基础和跟踪式浮筒漂浮式基础”四种形式完全不同的光伏发电单元,实现了传统陆地、水面漂浮、竹排基础和水面逐日跟踪四种类型的有机结合,通过试验运行和对比分析,全方位、立体式探索水面漂浮式光伏发电技术。

中国水力发电工程学会副秘书长张博庭在接受本报记者采访时表示,目前水面光伏在国内处于起步阶段,前不久青海电网连续7天使用清洁能源供电,龙羊峡水光互补电站发挥了极为重要的作用,龙羊峡水光互补电站虽说是利用空地建设,但与水面光伏相比更占地方。另外,由于太阳光反射点多,做到水面逐日跟踪难度大、造价高,湖北省首座水面漂浮式光伏电站做到水面逐日跟踪,可以大大提高光电利用效率,水面光伏电站前景广阔。

长江勘测规划设计研究有限公司高级工程师朱宜飞说,小水电和光伏电站的互补性非常强,两者结合可以达到“1+1大于2”的效果。利用水电的快速调节性,可以将光伏的不稳定电源调控成相对稳定的电源,从而提高供电质量,在电网的装机容量上,提高了光伏发电的渗透率。

记者了解到,试点项目执行1元/千瓦的光伏标杆电价,湖北省按现行政策规定,至“十三五”末,可领取0.1元/千瓦的补助,试点项目电价可达1.1元/千瓦。经初步测算,年上网电量约120万千瓦时,年售电收入预计为132万元。自2016年2月4日并网以来,截至2017年6月底,累计运行发电190余万千瓦时,减少二氧化碳排放约114吨,经济效益和生态效益同时彰显。

湖北方水光伏发电有限公司经理乔连财介绍,水面漂浮式光伏电站与水电站智慧结合,通过统一的综合平台,进行远程监控和综合调度,实现光能与水能优势互补,达到保护生态、节约资源、提高电能质量的目的。

自主设计,技术领先

长江勘测规划设计研究有限公司高级工程师喻飞介绍,通过支撑扶梯,可以增加或者降低光伏板的高度来改变光伏水电组件的倾角,适应不同区域以提高发电量。

据了解,从技术应用角度来看,水面漂浮式光伏发电和水力发电互补技术有几个特点:第一是充分利用水电站已有设施和输电线路,减少投资成本;第二是充分利用水电站现有水面、滩涂以及屋顶等资源,水面漂浮式光伏电站可以减少对耕地、林地等土地资源的占用。投资成本虽然降低了,但产生的效益却得到增加;第三个技术特点便是水光互补发电促进稳定性较差的光伏发电电量为电网消纳,并保持日内水量平衡,尽可能追求水电站以及光伏电站发电效益的最大化。

“打个比方,当日内光伏发电出力大而系统需求小时,水电站可减少出力,进行水库蓄水;在系统需求大而光伏发电出力小时,水库放水发电,这个时候水电光电同时送出,以满足电力系统需求。”郑辉解释,以具有自主知识产权的水面漂浮式基础专利产品作为支撑的水光互补发电智慧应用技术,可通过统一的综合平台进行远程监控和综合调度。

据悉,该试点项目在远程监控主站内添加自带有VPN组网功能的路由器和安装有电站通道管理终端后台主机一套。该系统可提供综合全面的运行状态监测、运行告警的通知、数据查询分析、设备运行管理,为水电站提供智能互补方案。

从经济效益来看,共用水电站已有设备,水光互补发电提高了设备的使用率,降低了投资建设成本;从营运方面讲,水光互补优化资源配置,提高了供电质量,减少电网旋转备用容量,提高了电网的安全性稳定性。此外,水面光伏电站还对水电站具有辅助调峰的作用,它打破了电网对光伏容量的限制。

据了解,水面漂浮式光伏发电试点项目的自主创新,摆脱了依靠国外引进的高成本设备,填补了国内水面漂浮式光伏发电技术的空白,目前水光互补发电技术也得到了能源、水利、电力等主管部门的肯定和认可。2017年4月,水光智慧互补发电技术成功入选《第十四届国际水利先进技术(产品)推介会推荐技术(产品)名录》。

起步初期,期待规范

湖北省积极探索水面漂浮式光伏发电与水力发电智慧互补技术应用极具引领意义。

记者从湖北水利厅了解到,湖北省境内面积100亩以上的湖泊共有728个,水面总面积300万亩;湖北省大中型水库电站53座,水电装机355.59万千瓦,水面总面积约80万亩,大部分水库电站具备开发水面光伏的条件。

从全国来看,我国湖泊众多,总面积8万多平方公里,面积1000平方米以上的湖泊有2700多个,建设水面光伏的条件得天独厚。

不过,水面光伏尚属起步初期,目前尚无归口管理单位,“规划、审批、许可、建设、验收等,更无相应的规划规程可循,因此建议明确行业主管部门并颁布相应的管理办法。”郑辉对记者表示,另外,水面浮式基础使用期限有待验证,水面光伏电站设计的生命周期为25年,浮式基础必须具有良好的抗腐蚀性能、低密度、抗冻胀、抗风浪等特性与之匹配,试点项目浮筒基础选用的PE材料,经专业测算,其抗紫外线、抗应变及抗老化只能满足15年左右的周期,浮式基础的经济性与耐用性有待进一步验证。

张博庭建议,水面光伏建设选址上要避免在饮用水源区、风景名胜区等区域,尽可能选在面积较大、径流稳定、风速低、光照条件好、开发条件较好、无大规模航运、非生态敏感区等水域。

一位不愿具名的业内专家和张博庭观点一致,他认为,“开发水面光伏项目时,首要任务是保护好水体”。水光互补宜采用“先易后难,先小后大”的发展思路。在水位变幅较小的中小型水电站水库,建设容量较小的分布式水上光伏发电项目,通过水库电站调节,实现水光互补,提高枯期出力和电能质量。

郑辉建议,由水利部主导开展水面光伏资源普查,摸清可建规模和地区分布,以保护水生态和水环境安全为前提,会同国家能源局编制水面光伏发电专项“领跑者计划”。

“相关部门尽早组织编写水面光伏发电技术规范规程,进一步明确可建的范围、占用水面比例、浮体架台力学参数、浮式基础的材质材料选用、水面光伏倾角设计、并网条件等。”郑辉表示。

责任编辑:刘玮
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