水上漂浮电站崛起之路！

翻译 | Selina Shi

编辑 | 肖蓓

出品 | PV-Tech 每日光伏新闻

十年前，太阳能还是一种边缘化的可再生能源。仅十年，太阳能已成为一种卓越的选择。现在，是时候考虑漂浮光伏的崛起了。想想看，在2013年之前，漂浮光伏甚至都不存在。

最早的漂浮光伏专利是在2008年才申请的。早在2006年，位于法国里尔的漂浮光伏专业公司Ciel et Terre就开始推动这一想法。

2007年， Napa Valle的葡萄酒生产商Far Niente的一个池塘里出现了一个175KW小型商业电站，这个电站可以降低能源成本，避免占用土地。在土地上种葡萄树可以带来更高的利润。

第一个正式的漂浮光伏系统于2007年在日本爱知县建成。随后，许多国家出现了许多兆瓦级以下的小型电站，尤其是法国、意大利、韩国、西班牙和美国，这些电站主要用于研究和示范。请记住，在这一时期，即使是 "正常 "的太阳能成本也难以维持，只有在慷慨的上网电价和直接补贴下才能实现。

截至目前，非常明显的是，亚洲将在不久的将来及之后主导漂浮光伏。

我们之所以选择漂浮光伏，是因为自上个月以来，关于这个新领域的新闻一直没有停止过。首先是NTPC在NTPC的Simhadri热电厂水库中启用了一个10MW漂浮光伏电站。这个电站轻而易举的成为了印度此领域现有最大电站，但时间不长。紧接着，Ciel Et Terre公司在西孟加拉邦的Sagardighi举行了5.4MW电站的落成典礼，这是第一个位于热电厂的电站。

这还不是全部。当你读到这个故事时，NTPC可能已经为印度另一个 "最大"的漂浮光伏电站举行了落成典礼， 这一100MW漂浮光伏电站的一期项目计划建在特伦甘纳邦的Ramagundam。项目原定于5月开工，但由于新冠疫情，现在将分阶段开工，每个阶段大约15MW，今年年底前完成100MW整体项目。

这个耗资42.3亿印度卢比的项目最终将覆盖服务于Ramagundam热电厂的水体或水库。漂浮光伏的成本也在稳步下降，北方邦Rihand Dam水库一处150MW漂浮光伏项目的投标价为3.29印度卢比/kWh，中标方为Shapoorji Pallonji rup和Renew Power公司。(注：该项目后因与地形有关的问题被推迟）。

不仅如此，在全球范围内，一个60MW电站也在新加坡投运。该电站是目前世界上最大的漂浮电站之一，由Sembcorp Industries公司的一家子公司在一个水库上建造，占地面积45公顷（111英亩）。在邻近的印度尼西亚Batam岛，新加坡的Sunseap公司也公布了投资逾20亿美元建设另一个最高容量为2.3GW的太阳能+储能电站的计划。

市场情报公司Transparency Market Research（TMR）在3月份的一份报告中预测，2019年-2027年，漂浮光伏增长强劲，年复合增长率达到43%。TMR还预计，创新和技术进步可以确保漂浮光伏的增长势头不会出现放缓。印度和中国等发展中国家的漂浮光伏电池组件的采用率上升，这会进一步推动增长。在公布了漂浮光伏项目的逾63个国家中，近40个国家已经有一个已投运项目或接近投运项目。

今天，漂浮光伏的实际装机容量已接近3GW，而整体太阳能装机容量接近775GW。随着规模的扩大和对技术的更深入理解，太阳能的成本仍在下降，漂浮光伏绝对不再是一个未来的选择，漂浮光伏时代已经到来。

为什么是漂浮光伏？

漂浮光伏的基本优势众所周知。在人口密度高的地区，尤其是在可用土地竞争激烈的地区，可以看到漂浮光伏正在取得进展。东印度就是一个绝佳的例子。关联漂浮光伏与为水电建造的大型水库可以使漂浮光伏靠近现有的电力传输基础设施，或靠近水处理厂等需求中心，这也是推动漂浮光伏开发的另一项优势。

由于水的冷却作用和灰尘的减少，漂浮光伏项目在提高能源产出方面具备了明显优势。以25年的预期寿命计算，这些优势有助于缩小与地面太阳能的初始成本差距，后者的初始成本占比通常为10-15%。

很简单，漂浮光伏填补了太阳能难以满足的能源需求。在有些地方，为了安装地面太阳能，需要获得大量的土地，这是一个问题。通过与现有资源，例如热电厂或水电厂的结合，发电会变得更有效。

就水电站而言，水库可以在白天的高峰时段减少水力发电，这时，太阳能就会发挥作用。首个这类电站于2017年在葡萄牙建成，由EDP安装。由于产出的增长可以预测，所以到目前为止的反馈都是积极的。从规模的角度来说，这也意味着更高的电网稳定性和可靠性。

美国国家可再生能源实验室（NREL）估计，全世界有可能结合漂浮光伏和现有水电设施的淡水水库有近38万个。当然，全面分析可能会揭示一些由于各种问题而不适合的水库，例如水位降得很低，甚至在旱季没有储水的水库。但毫无疑问的是，找到建设项目的区域根本不是问题。潜在发电量几乎达到7TW，不容小觑。

一个相对较少讨论的利益是较低的运维成本。

Ciet Et terre印度公司总经理Deepak Ushadevi表示，“漂浮光伏的运维成本比地面电站系统要低。因为周围有水，有大量的水可用于清洁，所以污物较少。使用刷子清洁的传统方法可以降低运维费用。在工程设计时，应注意电气设备的防潮问题。”

所有的设备都需要防水并适合用于潮湿的环境。

印度政府制定了2022年10GW的目标。与100GW的太阳能总目标一样，这个数字不太可能实现。然而，据估计，印度的漂浮光伏潜力预计会达到280GW。毫无疑问，随着早期的小型漂浮光伏电站数据和性能记录的建立，漂浮光伏只会不断增长。截至目前，印度已经发布了1.7GW招标。各方一致预计2024-2025年的印度漂浮光伏容量将超过3GW。

就业，额外的利益？

这是漂浮光伏一个被忽视的方面，它对就业的影响值得更多关注。以屋顶太阳能为例，每兆瓦屋顶太阳能可以创造三倍于公用事业太阳能的就业机会，漂浮光伏也提供了政府喜欢的高质量就业机会。一项由自然资源保护委员会（NRDC）、能源环境和水资源委员会（CEEW）以及绿色工作技能委员会（SCGJ）支持的研究表明，漂浮光伏可以比地面太阳能电站创造更多的就业机会。该研究的主要发现为：

-一个小型漂浮式光伏（FPV）电站（产能<1MW）直接雇用了58名工人，而一个中等规模（产能<10MW）的电站在开发过程中雇用了45人。

- FPV通过浮子、锚和系泊系统等专业部件制造商以及国内组件制造商产生间接就业机会。

- 除了地面太阳能作业所需的机会外，FPV为具有液压设计、海洋建筑和塑料吹塑技术资质的人员提供了机会。

- 通过为FPV项目设定基于时间的目标，印度政府可以扩大这一行业的就业潜力，支持为推动COVID-19经济复苏做出的努力，实现巴黎协定下的气候目标。

好消息是，像太阳能一样，无论是组件的单个设备供应商还是像Sungrow这样的逆变器供应商，印度已经吸引了具备漂浮光伏电站经验的重要参与者。

阳光电源是除了逆变器之外的漂浮电站浮体结构主要制造商，而华为则是目前全球部分最大的漂浮光伏发电厂的幕后支持者。印度吸引了法国头部漂浮光伏专业公司Ciel Et terre设立子公司。在公司的印度总经理Deepak Ushadevi的领导下，公司已在印度活跃了三年多并在为越来越大的项目做准备。

从其在印度的第一个项目——在科钦国际机场有限公司安装的452KWp漂浮光伏电站开始，公司最近在西孟加拉邦的Sagardighi热电厂完工了5.4MWp漂浮光伏电站，在Thoothukudi为南方石化工业有限公司完工了14.7MWp项目，这是目前印度最大的漂浮光伏项目之一。Ushadevi补充表示，目前，公司正在南印度安装一个75MWp的巨型项目。

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"我们在班加罗尔的总部员工超过了45名，在Kerela制造厂的员工超过了100名。作为印度制造运动的一部分，CIEL&TERRE印度公司的专利Hydrelio浮子产能可以达到每年160MWp。”

漂浮光伏的挑战

无论是成本、技术还是融资，在漂浮光伏面临的所有挑战中，最大的挑战可能是谁会支持它。地面太阳能电站得到了很多补贴、上网电价支持以及其他更多的支持措施。但是，除了依靠私营部门运行外，漂浮光伏根本无法获得同样的“启动”利益。好消息是，这项技术已经在快速赶上，像成本差异这样的关键问题已经在朝着可管理的方向发展。

政府之手

就其性质而言，由于大多数相关水体由政府或国有企业以及其他官方机构控制，漂浮光伏的最大挑战是官方系统的接受和采用。在一个痴迷于成本的系统中，漂浮光伏所取得的进展是强有力的。从NTPC所做的努力到北方邦（计划在Rihand大坝上建造200MW漂浮光伏电站）和中央邦（已批准在Omkareshwar大坝上建造600MW漂浮光伏电站）等邦政府的推动，人们已经充分肯定了漂浮光伏的潜力。

NHPC是全印最大的国有水电运营商。像NHPC这样的重要能源公司或其他较小的国有企业（如SJVN和一些私营行业运营商）已对漂浮光伏产生了浓厚的兴趣并在推动项目开发。目前，根据MNRE的超大型可再生能源发电计划，NHPC分配到的是特伦甘纳邦和奥里萨邦等邦的项目。公司已于2020年7月20日与奥里萨邦签署了500MW谅解备忘录。该项目将由NHPC和GEDCOL（印度绿色能源发展有限公司）的合资公司开发。2020年12月8日，MNRE已基本批准拟议合资公司根据太阳能电站计划建设100MW漂浮光伏的方案，正在考虑批准与特伦甘纳邦签订的500MW谅解备忘录。

此外，NHPC正在喀拉拉邦开发50MW漂浮光伏发电项目，在奥里萨邦开发140MW太阳能电站。根据与邦节点机构TSREDCO的合资模式，公司将通过特伦甘纳邦计划在Midmanair大坝的水库上开发500MW漂浮光伏项目。

另一家国有企业煤炭印度有限公司（CIL）也制定了2024年开发3GW太阳能的计划。今年5月，公司举行了一次招标，为其计划开发的漂浮光伏电站招募供应商。CIL或借鉴了中国的经验，在中国，倒塌的煤矿变成湖泊，又被改造为漂浮光伏电站。从安徽省的一个40MW的项目开始，中国为建在废弃煤矿上的漂浮光伏项目设定了逾1GW的目标。

所有这些官方关注意味着漂浮光伏项目得到了资金充足的公司的支持，甚至愿意接受较低的回报。但是，由于官僚作风和流程问题，出现延误的风险很大。

质量问题

就其性质而言，漂浮光伏对设计和施工的关注度要求更高。正如Ushadevi所断言的那样，只关注成本可能存在风险。"主要的区别在于，在其他发达国家，做出选择的基础纯粹是技术证书、可融资性和声誉。而在印度，价格是主要依据。在选择技术时，印度开发商和EPC公司应该非常谨慎。为了降低风险，开发商应该致力于寻找优质原材料、一流的紫外线稳定剂、生产高品质浮子的优质机器，关注质保检查，流程、设计测试和验证，获得可靠的解决方案。”

漂浮光伏的系统成本增加了10-15%，增长主要来自漂浮系统所需的漂浮结构、锚定和系泊系统。开发成本已经在下降。漂浮系统带来了与锚定和系泊有关的特定挑战，可能的水位变化、水库的床层类型、深度以及强风和海浪等极端天气情况都会增加工程和建设成本。

近水也意味着要比在陆地上更注意电缆管理和绝缘测试，特别是当电缆与水接触时。另一个因素是，漂浮光伏电站的移动部件会受到持续的摩擦压力和机械压力。设计和维护不当的系统可能会出现灾难性的故障。漂浮装置也会因潮湿而面临失效和腐蚀的风险，特别是在更具侵蚀性的沿海环境中。应采用适当的质量标准选择能在恶劣的环境中运行25年的光伏组件。锚定的作用是分散风和海浪产生的负荷，尽量减少太阳能岛的移动，避免出现在风暴中撞到岸边或被吹走的风险。必须进行广泛的技术研究，评估合适的岛屿和锚定设计、整体技术可行性以及项目商业可行性。

长期预测

NREL估计，全球有379068个淡水水电水库可以与现有水电站一起容纳漂浮光伏电站。在一年中的部分时间，一些水库可能是干涸的，或者可能在其他方面不适合建设漂浮光伏，所以在实施项目之前，需要更多的选址数据。漂浮光伏的最大好处是不占用宝贵的土地空间，这对印度具有越来越高的重要性。我们已经看到，太阳能电站之间的土地冲突以及与牧地、印度大鸨的栖息地相关的问题对一些项目产生了影响。涉及到在水电项目水库上建设漂浮光伏时，增加的发电量实际上可能有助于避免一些已规划水电项目的问题。NTPC位于Uttarakhand的Chamoli区的Tapovan项目就是一个例子，该项目最近因山洪暴发而遭受了大面积破坏。这一项目比计划晚了10多年，成本达到最初预计的5倍以上，这一规划的河流项目发电量可以通过公司的许多在运水库漂浮光伏项目轻松实现。

Ciel Et Terre的Ushadevi断言："由于土地稀缺，土地征用的法律问题和纠纷以及征用的无限延迟，漂浮光伏成为完美的解决方案。考虑到水的稀缺性、水的蒸发问题、土地问题，还有大量水体可用的积极一面，我们非常肯定的是，印度对漂浮光伏的需求终于到来。我们相信，漂浮解决方案将成为光伏行业的主要推动力量之一，我们的目标是在未来2-3年，在印度开发1GW Hydrelio技术解决方案。”

为了说明观点，他引用了西孟加拉邦的例子。“过去，我们研究了西孟加拉邦的很多项目，认为西孟加拉邦具备了开发光伏项目的巨大潜力。包括水坝、灌溉或水处理池塘在内，西孟加拉邦有许多类型的水体。这些都是漂浮项目的理想选择。喀拉拉邦的情况也是如此，那里有大量的水体。”

虽然到目前为止，所有的项目都建在淡水或圈养池塘上，但并不是说在海洋里就完全没有可能。Ciel Terre台湾公司最近启动了88MWp的 Changbin项目，这是最大的此类海水项目。这需要公司与Principia展开合作。Principia是一家头部离岸公司，公司制定并实施具有成本效益的解决方案以及进行风力和波浪综合设计。

值得注意的是，即使是最积极的参与方也很早就呼吁，不要在天然湖泊和其他水体上建造这些电站。这些公司表示，不要在没有漂浮光伏长期经验的情况下冒险，这会对项目造成影响。同时，也要避免与渔民生计发生冲突。用漂浮物覆盖天然池塘意味着可供藻类生长的阳光减少，这会减少藻类的繁殖。由于水体的很大一部分将被漂浮光伏电站覆盖或遮挡，预计蒸发量会减少。光和热预计都会减少，水库的水生生物需要取得新的平衡。我们更喜欢利用人工水体，因为它对水生生物的影响较小。

结论

如果考虑到使用这种技术建造的大型电站的年份，那么可以发现，漂浮光伏在很短的时间内已经走了很长的路。这意味着在做出大型假设和预测之前，我们要保持谨慎，但看起来，这是一个可以填补太阳能发电重要空白的方案。同时会节省土地，甚至令水库提供更多的收益。当许多水电项目的购电价格超过3.5卢比/kWh，甚至超过6卢比的时候，有充分的理由反驳因成本而反对漂浮光伏的观点。

集中精力学习漂浮光伏最初取得的成功经验就会发现，与水电相比，漂浮光伏对环境的破坏性可能更小，坦率的说，水电近年来在印度的表现不尽如人意。屋顶太阳能虽然有高额补贴，但效果不佳。与主流太阳能一样，政府也需要确保漂浮光伏不会走屋顶太阳能的老路。为了确保项目取得实际进展，需要紧急解决缺乏水体深度评估、地形测深数据问题以及其他技术和环境问题。Rihand大型水坝项目的命运就是一个例子，由于人们对那里的地形了解有限，缺乏信息，导致项目陷入困境。

漂浮光伏也为全印各邦，特别是印度东部各邦提供了真正的机会，这些地区得以安装一些真正重要的太阳能项目。

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