最早的漂浮光伏專(zhuān)利是在2008年才申請的。早在2006年，位于法國里爾的漂浮光伏專(zhuān)業(yè)公司Ciel et Terre就開(kāi)始推動(dòng)這一想法。
2007年， Napa Valle的葡萄酒生產(chǎn)商Far Niente的一個(gè)池塘里出現了一個(gè)175KW小型商業(yè)電站，這個(gè)電站可以降低能源成本，避免占用土地。在土地上種葡萄樹(shù)可以帶來(lái)更高的利潤。
第一個(gè)正式的漂浮光伏系統于2007年在日本愛(ài)知縣建成。隨后，許多國家出現了許多兆瓦級以下的小型電站，尤其是法國、意大利、韓國、西班牙和美國，這些電站主要用于研究和示范。請記住，在這一時(shí)期，即使是 "正常 "的太陽(yáng)能成本也難以維持，只有在慷慨的上網(wǎng)電價(jià)和直接補貼下才能實(shí)現。
截至目前，非常明顯的是，亞洲將在不久的將來(lái)及之后主導漂浮光伏。
我們之所以選擇漂浮光伏，是因為自上個(gè)月以來(lái)，關(guān)于這個(gè)新領(lǐng)域的新聞一直沒(méi)有停止過(guò)。首先是NTPC在NTPC的Simhadri熱電廠(chǎng)水庫中啟用了一個(gè)10MW漂浮光伏電站。這個(gè)電站輕而易舉的成為了印度此領(lǐng)域現有最大電站，但時(shí)間不長(cháng)。緊接著(zhù)，Ciel Et Terre公司在西孟加拉邦的Sagardighi舉行了5.4MW電站的落成典禮，這是第一個(gè)位于熱電廠(chǎng)的電站。
這還不是全部。當你讀到這個(gè)故事時(shí)，NTPC可能已經(jīng)為印度另一個(gè) "最大"的漂浮光伏電站舉行了落成典禮， 這一100MW漂浮光伏電站的一期項目計劃建在特倫甘納邦的Ramagundam。項目原定于5月開(kāi)工，但由于新冠疫情，現在將分階段開(kāi)工，每個(gè)階段大約15MW，今年年底前完成100MW整體項目。
這個(gè)耗資42.3億印度盧比的項目最終將覆蓋服務(wù)于Ramagundam熱電廠(chǎng)的水體或水庫。漂浮光伏的成本也在穩步下降，北方邦Rihand Dam水庫一處150MW漂浮光伏項目的投標價(jià)為3.29印度盧比/kWh，中標方為Shapoorji Pallonji rup和Renew Power公司。(注：該項目后因與地形有關(guān)的問(wèn)題被推遲)。
不僅如此，在全球范圍內，一個(gè)60MW電站也在新加坡投運。該電站是目前世界上最大的漂浮電站之一，由Sembcorp Industries公司的一家子公司在一個(gè)水庫上建造，占地面積45公頃(111英畝)。在鄰近的印度尼西亞Batam島，新加坡的Sunseap公司也公布了投資逾20億美元建設另一個(gè)最高容量為2.3GW的太陽(yáng)能+儲能電站的計劃。
市場(chǎng)情報公司Transparency Market Research(TMR)在3月份的一份報告中預測，2019年-2027年，漂浮光伏增長(cháng)強勁，年復合增長(cháng)率達到43%。TMR還預計，創(chuàng )新和技術(shù)進(jìn)步可以確保漂浮光伏的增長(cháng)勢頭不會(huì )出現放緩。印度和中國等發(fā)展中國家的漂浮光伏電池組件的采用率上升，這會(huì )進(jìn)一步推動(dòng)增長(cháng)。在公布了漂浮光伏項目的逾63個(gè)國家中，近40個(gè)國家已經(jīng)有一個(gè)已投運項目或接近投運項目。
今天，漂浮光伏的實(shí)際裝機容量已接近3GW，而整體太陽(yáng)能裝機容量接近775GW。隨著(zhù)規模的擴大和對技術(shù)的更深入理解，太陽(yáng)能的成本仍在下降，漂浮光伏絕對不再是一個(gè)未來(lái)的選擇，漂浮光伏時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。
為什么是漂浮光伏?
漂浮光伏的基本優(yōu)勢眾所周知。在人口密度高的地區，尤其是在可用土地競爭激烈的地區，可以看到漂浮光伏正在取得進(jìn)展。東印度就是一個(gè)絕佳的例子。關(guān)聯(lián)漂浮光伏與為水電建造的大型水庫可以使漂浮光伏靠近現有的電力傳輸基礎設施，或靠近水處理廠(chǎng)等需求中心，這也是推動(dòng)漂浮光伏開(kāi)發(fā)的另一項優(yōu)勢。
由于水的冷卻作用和灰塵的減少，漂浮光伏項目在提高能源產(chǎn)出方面具備了明顯優(yōu)勢。以25年的預期壽命計算，這些優(yōu)勢有助于縮小與地面太陽(yáng)能的初始成本差距，后者的初始成本占比通常為10-15%。
很簡(jiǎn)單，漂浮光伏填補了太陽(yáng)能難以滿(mǎn)足的能源需求。在有些地方，為了安裝地面太陽(yáng)能，需要獲得大量的土地，這是一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)與現有資源，例如熱電廠(chǎng)或水電廠(chǎng)的結合，發(fā)電會(huì )變得更有效。
就水電站而言，水庫可以在白天的高峰時(shí)段減少水力發(fā)電，這時(shí)，太陽(yáng)能就會(huì )發(fā)揮作用。首個(gè)這類(lèi)電站于2017年在葡萄牙建成，由EDP安裝。由于產(chǎn)出的增長(cháng)可以預測，所以到目前為止的反饋都是積極的。從規模的角度來(lái)說(shuō)，這也意味著(zhù)更高的電網(wǎng)穩定性和可靠性。
美國國家可再生能源實(shí)驗室(NREL)估計，全世界有可能結合漂浮光伏和現有水電設施的淡水水庫有近38萬(wàn)個(gè)。當然，全面分析可能會(huì )揭示一些由于各種問(wèn)題而不適合的水庫，例如水位降得很低，甚至在旱季沒(méi)有儲水的水庫。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，找到建設項目的區域根本不是問(wèn)題。潛在發(fā)電量幾乎達到7TW，不容小覷。
一個(gè)相對較少討論的利益是較低的運維成本。
Ciet Et terre印度公司總經(jīng)理Deepak Ushadevi表示，“漂浮光伏的運維成本比地面電站系統要低。因為周?chē)兴?，有大量的水可用于清潔，所以污物較少。使用刷子清潔的傳統方法可以降低運維費用。在工程設計時(shí)，應注意電氣設備的防潮問(wèn)題。”
所有的設備都需要防水并適合用于潮濕的環(huán)境。
印度政府制定了2022年10GW的目標。與100GW的太陽(yáng)能總目標一樣，這個(gè)數字不太可能實(shí)現。然而，據估計，印度的漂浮光伏潛力預計會(huì )達到280GW。毫無(wú)疑問(wèn)，隨著(zhù)早期的小型漂浮光伏電站數據和性能記錄的建立，漂浮光伏只會(huì )不斷增長(cháng)。截至目前，印度已經(jīng)發(fā)布了1.7GW招標。各方一致預計2024-2025年的印度漂浮光伏容量將超過(guò)3GW。
就業(yè)，額外的利益?
這是漂浮光伏一個(gè)被忽視的方面，它對就業(yè)的影響值得更多關(guān)注。以屋頂太陽(yáng)能為例，每兆瓦屋頂太陽(yáng)能可以創(chuàng )造三倍于公用事業(yè)太陽(yáng)能的就業(yè)機會(huì )，漂浮光伏也提供了政府喜歡的高質(zhì)量就業(yè)機會(huì )。一項由自然資源保護委員會(huì )(NRDC)、能源環(huán)境和水資源委員會(huì )(CEEW)以及綠色工作技能委員會(huì )(SCGJ)支持的研究表明，漂浮光伏可以比地面太陽(yáng)能電站創(chuàng )造更多的就業(yè)機會(huì )。該研究的主要發(fā)現為：
-一個(gè)小型漂浮式光伏(FPV)電站(產(chǎn)能<1MW)直接雇用了58名工人，而一個(gè)中等規模(產(chǎn)能<10MW)的電站在開(kāi)發(fā)過(guò)程中雇用了45人。
- FPV通過(guò)浮子、錨和系泊系統等專(zhuān)業(yè)部件制造商以及國內組件制造商產(chǎn)生間接就業(yè)機會(huì )。
- 除了地面太陽(yáng)能作業(yè)所需的機會(huì )外，FPV為具有液壓設計、海洋建筑和塑料吹塑技術(shù)資質(zhì)的人員提供了機會(huì )。
- 通過(guò)為FPV項目設定基于時(shí)間的目標，印度政府可以擴大這一行業(yè)的就業(yè)潛力，支持為推動(dòng)COVID-19經(jīng)濟復蘇做出的努力，實(shí)現巴黎協(xié)定下的氣候目標。
好消息是，像太陽(yáng)能一樣，無(wú)論是組件的單個(gè)設備供應商還是像Sungrow這樣的逆變器供應商，印度已經(jīng)吸引了具備漂浮光伏電站經(jīng)驗的重要參與者。
陽(yáng)光電源是除了逆變器之外的漂浮電站浮體結構主要制造商，而華為則是目前全球部分最大的漂浮光伏發(fā)電廠(chǎng)的幕后支持者。印度吸引了法國頭部漂浮光伏專(zhuān)業(yè)公司Ciel Et terre設立子公司。在公司的印度總經(jīng)理Deepak Ushadevi的領(lǐng)導下，公司已在印度活躍了三年多并在為越來(lái)越大的項目做準備。
從其在印度的第一個(gè)項目——在科欽國際機場(chǎng)有限公司安裝的452KWp漂浮光伏電站開(kāi)始，公司最近在西孟加拉邦的Sagardighi熱電廠(chǎng)完工了5.4MWp漂浮光伏電站，在Thoothukudi為南方石化工業(yè)有限公司完工了14.7MWp項目，這是目前印度最大的漂浮光伏項目之一。Ushadevi補充表示，目前，公司正在南印度安裝一個(gè)75MWp的巨型項目。
"我們在班加羅爾的總部員工超過(guò)了45名，在Kerela制造廠(chǎng)的員工超過(guò)了100名。作為印度制造運動(dòng)的一部分，CIEL&TERRE印度公司的專(zhuān)利Hydrelio浮子產(chǎn)能可以達到每年160MWp。”
漂浮光伏的挑戰
無(wú)論是成本、技術(shù)還是融資，在漂浮光伏面臨的所有挑戰中，最大的挑戰可能是誰(shuí)會(huì )支持它。地面太陽(yáng)能電站得到了很多補貼、上網(wǎng)電價(jià)支持以及其他更多的支持措施。但是，除了依靠私營(yíng)部門(mén)運行外，漂浮光伏根本無(wú)法獲得同樣的“啟動(dòng)”利益。好消息是，這項技術(shù)已經(jīng)在快速趕上，像成本差異這樣的關(guān)鍵問(wèn)題已經(jīng)在朝著(zhù)可管理的方向發(fā)展。
政府之手
就其性質(zhì)而言，由于大多數相關(guān)水體由政府或國有企業(yè)以及其他官方機構控制，漂浮光伏的最大挑戰是官方系統的接受和采用。在一個(gè)癡迷于成本的系統中，漂浮光伏所取得的進(jìn)展是強有力的。從NTPC所做的努力到北方邦(計劃在Rihand大壩上建造200MW漂浮光伏電站)和中央邦(已批準在Omkareshwar大壩上建造600MW漂浮光伏電站)等邦政府的推動(dòng)，人們已經(jīng)充分肯定了漂浮光伏的潛力。
NHPC是全印最大的國有水電運營(yíng)商。像NHPC這樣的重要能源公司或其他較小的國有企業(yè)(如SJVN和一些私營(yíng)行業(yè)運營(yíng)商)已對漂浮光伏產(chǎn)生了濃厚的興趣并在推動(dòng)項目開(kāi)發(fā)。目前，根據MNRE的超大型可再生能源發(fā)電計劃，NHPC分配到的是特倫甘納邦和奧里薩邦等邦的項目。公司已于2020年7月20日與奧里薩邦簽署了500MW諒解備忘錄。該項目將由NHPC和GEDCOL(印度綠色能源發(fā)展有限公司)的合資公司開(kāi)發(fā)。2020年12月8日，MNRE已基本批準擬議合資公司根據太陽(yáng)能電站計劃建設100MW漂浮光伏的方案，正在考慮批準與特倫甘納邦簽訂的500MW諒解備忘錄。
此外，NHPC正在喀拉拉邦開(kāi)發(fā)50MW漂浮光伏發(fā)電項目，在奧里薩邦開(kāi)發(fā)140MW太陽(yáng)能電站。根據與邦節點(diǎn)機構TSREDCO的合資模式，公司將通過(guò)特倫甘納邦計劃在Midmanair大壩的水庫上開(kāi)發(fā)500MW漂浮光伏項目。
另一家國有企業(yè)煤炭印度有限公司(CIL)也制定了2024年開(kāi)發(fā)3GW太陽(yáng)能的計劃。今年5月，公司舉行了一次招標，為其計劃開(kāi)發(fā)的漂浮光伏電站招募供應商。CIL或借鑒了中國的經(jīng)驗，在中國，倒塌的煤礦變成湖泊，又被改造為漂浮光伏電站。從安徽省的一個(gè)40MW的項目開(kāi)始，中國為建在廢棄煤礦上的漂浮光伏項目設定了逾1GW的目標。
所有這些官方關(guān)注意味著(zhù)漂浮光伏項目得到了資金充足的公司的支持，甚至愿意接受較低的回報。但是，由于官僚作風(fēng)和流程問(wèn)題，出現延誤的風(fēng)險很大。
質(zhì)量問(wèn)題
就其性質(zhì)而言，漂浮光伏對設計和施工的關(guān)注度要求更高。正如Ushadevi所斷言的那樣，只關(guān)注成本可能存在風(fēng)險。"主要的區別在于，在其他發(fā)達國家，做出選擇的基礎純粹是技術(shù)證書(shū)、可融資性和聲譽(yù)。而在印度，價(jià)格是主要依據。在選擇技術(shù)時(shí)，印度開(kāi)發(fā)商和EPC公司應該非常謹慎。為了降低風(fēng)險，開(kāi)發(fā)商應該致力于尋找優(yōu)質(zhì)原材料、一流的紫外線(xiàn)穩定劑、生產(chǎn)高品質(zhì)浮子的優(yōu)質(zhì)機器，關(guān)注質(zhì)保檢查，流程、設計測試和驗證，獲得可靠的解決方案。”
漂浮光伏的系統成本增加了10-15%，增長(cháng)主要來(lái)自漂浮系統所需的漂浮結構、錨定和系泊系統。開(kāi)發(fā)成本已經(jīng)在下降。漂浮系統帶來(lái)了與錨定和系泊有關(guān)的特定挑戰，可能的水位變化、水庫的床層類(lèi)型、深度以及強風(fēng)和海浪等極端天氣情況都會(huì )增加工程和建設成本。
近水也意味著(zhù)要比在陸地上更注意電纜管理和絕緣測試，特別是當電纜與水接觸時(shí)。另一個(gè)因素是，漂浮光伏電站的移動(dòng)部件會(huì )受到持續的摩擦壓力和機械壓力。設計和維護不當的系統可能會(huì )出現災難性的故障。漂浮裝置也會(huì )因潮濕而面臨失效和腐蝕的風(fēng)險，特別是在更具侵蝕性的沿海環(huán)境中。應采用適當的質(zhì)量標準選擇能在惡劣的環(huán)境中運行25年的光伏組件。錨定的作用是分散風(fēng)和海浪產(chǎn)生的負荷，盡量減少太陽(yáng)能島的移動(dòng)，避免出現在風(fēng)暴中撞到岸邊或被吹走的風(fēng)險。必須進(jìn)行廣泛的技術(shù)研究，評估合適的島嶼和錨定設計、整體技術(shù)可行性以及項目商業(yè)可行性。
長(cháng)期預測
NREL估計，全球有379068個(gè)淡水水電水庫可以與現有水電站一起容納漂浮光伏電站。在一年中的部分時(shí)間，一些水庫可能是干涸的，或者可能在其他方面不適合建設漂浮光伏，所以在實(shí)施項目之前，需要更多的選址數據。漂浮光伏的最大好處是不占用寶貴的土地空間，這對印度具有越來(lái)越高的重要性。我們已經(jīng)看到，太陽(yáng)能電站之間的土地沖突以及與牧地、印度大鴇的棲息地相關(guān)的問(wèn)題對一些項目產(chǎn)生了影響。涉及到在水電項目水庫上建設漂浮光伏時(shí)，增加的發(fā)電量實(shí)際上可能有助于避免一些已規劃水電項目的問(wèn)題。NTPC位于Uttarakhand的Chamoli區的Tapovan項目就是一個(gè)例子，該項目最近因山洪暴發(fā)而遭受了大面積破壞。這一項目比計劃晚了10多年，成本達到最初預計的5倍以上，這一規劃的河流項目發(fā)電量可以通過(guò)公司的許多在運水庫漂浮光伏項目輕松實(shí)現。
Ciel Et Terre的Ushadevi斷言："由于土地稀缺，土地征用的法律問(wèn)題和糾紛以及征用的無(wú)限延遲，漂浮光伏成為完美的解決方案?？紤]到水的稀缺性、水的蒸發(fā)問(wèn)題、土地問(wèn)題，還有大量水體可用的積極一面，我們非?？隙ǖ氖?，印度對漂浮光伏的需求終于到來(lái)。我們相信，漂浮解決方案將成為光伏行業(yè)的主要推動(dòng)力量之一，我們的目標是在未來(lái)2-3年，在印度開(kāi)發(fā)1GW Hydrelio技術(shù)解決方案。”
為了說(shuō)明觀(guān)點(diǎn)，他引用了西孟加拉邦的例子。“過(guò)去，我們研究了西孟加拉邦的很多項目，認為西孟加拉邦具備了開(kāi)發(fā)光伏項目的巨大潛力。包括水壩、灌溉或水處理池塘在內，西孟加拉邦有許多類(lèi)型的水體。這些都是漂浮項目的理想選擇?？畹那闆r也是如此，那里有大量的水體。”
雖然到目前為止，所有的項目都建在淡水或圈養池塘上，但并不是說(shuō)在海洋里就完全沒(méi)有可能。Ciel Terre臺灣公司最近啟動(dòng)了88MWp的 Changbin項目，這是最大的此類(lèi)海水項目。這需要公司與Principia展開(kāi)合作。Principia是一家頭部離岸公司，公司制定并實(shí)施具有成本效益的解決方案以及進(jìn)行風(fēng)力和波浪綜合設計。
值得注意的是，即使是最積極的參與方也很早就呼吁，不要在天然湖泊和其他水體上建造這些電站。這些公司表示，不要在沒(méi)有漂浮光伏長(cháng)期經(jīng)驗的情況下冒險，這會(huì )對項目造成影響。同時(shí)，也要避免與漁民生計發(fā)生沖突。用漂浮物覆蓋天然池塘意味著(zhù)可供藻類(lèi)生長(cháng)的陽(yáng)光減少，這會(huì )減少藻類(lèi)的繁殖。由于水體的很大一部分將被漂浮光伏電站覆蓋或遮擋，預計蒸發(fā)量會(huì )減少。光和熱預計都會(huì )減少，水庫的水生生物需要取得新的平衡。我們更喜歡利用人工水體，因為它對水生生物的影響較小。
結論
如果考慮到使用這種技術(shù)建造的大型電站的年份，那么可以發(fā)現，漂浮光伏在很短的時(shí)間內已經(jīng)走了很長(cháng)的路。這意味著(zhù)在做出大型假設和預測之前，我們要保持謹慎，但看起來(lái)，這是一個(gè)可以填補太陽(yáng)能發(fā)電重要空白的方案。同時(shí)會(huì )節省土地，甚至令水庫提供更多的收益。當許多水電項目的購電價(jià)格超過(guò)3.5盧比/kWh，甚至超過(guò)6盧比的時(shí)候，有充分的理由反駁因成本而反對漂浮光伏的觀(guān)點(diǎn)。
集中精力學(xué)習漂浮光伏最初取得的成功經(jīng)驗就會(huì )發(fā)現，與水電相比，漂浮光伏對環(huán)境的破壞性可能更小，坦率的說(shuō)，水電近年來(lái)在印度的表現不盡如人意。屋頂太陽(yáng)能雖然有高額補貼，但效果不佳。與主流太陽(yáng)能一樣，政府也需要確保漂浮光伏不會(huì )走屋頂太陽(yáng)能的老路。為了確保項目取得實(shí)際進(jìn)展，需要緊急解決缺乏水體深度評估、地形測深數據問(wèn)題以及其他技術(shù)和環(huán)境問(wèn)題。Rihand大型水壩項目的命運就是一個(gè)例子，由于人們對那里的地形了解有限，缺乏信息，導致項目陷入困境。
漂浮光伏也為全印各邦，特別是印度東部各邦提供了真正的機會(huì )，這些地區得以安裝一些真正重要的太陽(yáng)能項目。
