?由于發(fā)展時間比較晚，漂浮方案目前尚未成熟，浮筒使用壽命能否維持20年成為業(yè)內(nèi)最大的擔(dān)心。但電站建設(shè)在即，時間緊促，于是一家央企(以下用“國伏”代替)的光伏部門副總經(jīng)理李陽(化名)在過去兩個月內(nèi)帶隊考察了中國已建成的四個具有典型示范意義的水面漂浮光伏電站，還走訪了主要的浮筒廠家進(jìn)行技術(shù)交流。
李陽所在的團(tuán)隊已經(jīng)完成了漂浮光伏電站的大量技術(shù)細(xì)節(jié)確定，但國伏卻沒有中標(biāo)兩淮的領(lǐng)跑者基地，他們希望將積累的技術(shù)經(jīng)驗與行業(yè)分享，推動中國水面光伏的發(fā)展。
10月份，國伏的水面電站漂浮浮筒采購結(jié)果公示，江浙地區(qū)的一家氟材料企業(yè)中標(biāo)，這是水面電站中浮筒產(chǎn)品在國內(nèi)的首次大規(guī)模招標(biāo)。而隨著濟(jì)寧、兩淮領(lǐng)跑者基地招標(biāo)完成，各中標(biāo)企業(yè)也將展開浮筒及水面光伏電站建設(shè)方案的選擇。其中，浮筒產(chǎn)品的質(zhì)量以及使用壽命、漂浮式電站建設(shè)的工程造價以及發(fā)電量與收益等無疑是市場h關(guān)注的重點。
浮筒的市場現(xiàn)狀
經(jīng)過多個項目的試驗，浮筒已經(jīng)成為水面漂浮光伏電站浮體材料選擇的業(yè)內(nèi)共識，此前也有項目嘗試用浮管，但效果并不理想。李陽表示，目前國內(nèi)可以提供浮筒的廠家大大小小十幾家，而國內(nèi)大部分的浮筒廠家多是碼頭產(chǎn)品等水上用品的生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)型而來。
對光伏企業(yè)來說，浮筒能否擁有25年的壽命是他們最關(guān)心的問題，而浮筒企業(yè)也幾乎無法承諾其產(chǎn)品能穩(wěn)定使用25年。由于浮筒廠家進(jìn)入光伏市場較短，關(guān)于電站使用的浮筒無論是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定還是第三方的認(rèn)證也幾乎都是空白。
據(jù)了解，目前市場上的浮筒產(chǎn)品以普通的高分子聚合物——高密度聚乙烯(HDPE)為主，這種材料的優(yōu)點是剛性、韌性以及機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣、耐磨性等方面表現(xiàn)優(yōu)良，而缺點在于耐老化性較差。
事實上，影響浮筒壽命的關(guān)鍵便在于耐老化性能，HDPE最大的致命缺點在于無法抗紫外線老化。李陽在了解了浮筒在耐老化、耐光照的測試情況后，表示當(dāng)前的浮筒產(chǎn)品并不適用于光伏電站的建設(shè)。
為解決這一問題，李陽與其公司的技術(shù)團(tuán)隊一起去尋找解決方案，他們首先想到的是組件的背板也需要具備耐老化、耐紫外的相似性能。于是，李陽邀請了多家背板制造企業(yè)進(jìn)行交流。含氟材料在抗紫外、耐老化方面表現(xiàn)優(yōu)異，在光伏積累了25年背板經(jīng)驗的杜邦于是成為了國伏進(jìn)行深度技術(shù)交流的合作伙伴。
材料的選擇及價格
含氟樹脂性能特點
根據(jù)杜邦的背板思路來設(shè)計的浮筒方案需要兩至三層的材料構(gòu)成，最外面一層是厚度為幾十微米的氟膜層來保障浮筒的使用壽命，中間則是HDPF等高分子聚合物以滿足浮筒所需的力學(xué)性能。在這種設(shè)計下，浮筒的抗紫外線、抗腐蝕以及抗老化性能從理論上得到保障。
據(jù)介紹，氟膜材料與HDPE材料為不相容材料，在加工過程中可遷移到PE材料表面，從而在材料表面形成一層致密的保護(hù)膜，與背板材料中保護(hù)PET原理相似，原理簡單，材料成本低廉。但加工復(fù)雜，工藝特殊，設(shè)備需要用特殊設(shè)計或增加層結(jié)構(gòu)去彌補這一不足。
多層結(jié)構(gòu)光伏水上浮箱
上述方案雖然具備理論可行性，但最重要的一點在于能否順應(yīng)當(dāng)前電站建設(shè)成本下降的趨勢。按照上述思路設(shè)計的產(chǎn)品成本約在2.5-3元/瓦左右，而這將大大增加電站的建設(shè)成本。
除此之外，杜邦還提供了另外一種思路，即在能被陽光照射到的地方貼上一層氟膜膠帶，但李陽認(rèn)為即使采納該建議來做，那么氟膜在運維時也會產(chǎn)生損壞，無法真正保證電站的長久壽命。
由此，該公司在與相關(guān)背板廠家、氟膜材料廠家等進(jìn)行了溝通，在對于材料標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計思路進(jìn)行了透徹的了解與研究之后，決定進(jìn)行公開招標(biāo)。在標(biāo)書中明確了所有的材料要求以及各種試驗數(shù)據(jù)，以期通過市場的力量來探索一種符合光伏電站建設(shè)要求的浮筒產(chǎn)品。
標(biāo)書要求，第一，浮筒材質(zhì)采用安全環(huán)保的高分子復(fù)合材料;第二，浮筒及連接件等構(gòu)件的韌性、強度能經(jīng)受自然環(huán)境變化和低溫侵蝕。浮筒及其配件需滿足浮力要求、抗風(fēng)要求、抗雪壓要求、抗震要求、耐腐蝕性要求、安全性要求、通用性要求、快速安裝要求，并提供成本最小化的設(shè)計方案。浮筒壁厚不小于3.5mm;第三，浮筒材料需具有優(yōu)異的抗紫外線性能，浮筒表層抗紫外層厚度≥0.1mm，紫外線阻隔率≥99%，紫外線總輻量承受能力≥1100kwh等。
除此之外，標(biāo)書中還對浮筒的阻燃、回收、承載等做了具體規(guī)定，并要求出具第三方試驗報告，包括浮筒的低溫落錘測試、紫外線老化測試、HAST加速老化測試以及高低的循環(huán)加速老化測試、救援測試、有毒有害物質(zhì)吸出測試等。
出于對成本控制的測算，標(biāo)書中要求產(chǎn)品的使用壽命至少保證15年，20年以上則可得滿分。
國伏的水面漂浮式電站浮筒招標(biāo)最后的中標(biāo)價格為1.8元/瓦左右，這也基本與目前浮筒的市場價格相吻合，但由于標(biāo)書中對產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、設(shè)計方式以及材料做了明確的規(guī)定，理論上說，此次中標(biāo)的浮筒將更好的符合光伏電站的建設(shè)要求。
高效抗PID的設(shè)備選型
在電站建設(shè)成本逐漸降低的大趨勢下，水面漂浮式電站雖然在模式上有所創(chuàng)新，但這并不意味著可以無限抬高其成本。所以，從組件、逆變器等主要設(shè)備選型方面都需要盡可能的考慮高效產(chǎn)品。
李陽介紹，首先組件方面將會優(yōu)選選擇單晶290瓦的高效產(chǎn)品，同時要求必須使用KPK背板。其次，由于水面漂浮式電站的特殊性，逆變器主要選擇組串式。根據(jù)上述要求，從該公司集采的價格來看，這兩大主要設(shè)備的價格共計約為3.66元/瓦左右。
這也與河北能源工程設(shè)計有限公司總經(jīng)理董曉青的建議不謀而合，日前光伏們發(fā)布的水面光伏系列文章中董曉青曾表示，“水面漂浮式電站，在設(shè)備選型上應(yīng)更加注重產(chǎn)品的發(fā)電效率。一般情況下，河北能源工程設(shè)計有限公司建議電站開發(fā)商采用兩種形式的組件，第一是高效單晶組件，但邊框、背板等需要使用防PID的材料;第二是雙玻組件，其本身的抗腐蝕性較好，也要注意組件的封裝問題。在逆變器選型上，董曉青建議使用組串式逆變器或者箱變一體機型，首先，小機型防腐等級較高。其次，在以往的工程中匯流箱等設(shè)備發(fā)生問題的頻率較高，使用組串式或者箱變一體將更方便后期的運維管理?！?br/>
取經(jīng)：模仿海上石油鉆井平臺設(shè)計浮臺
在設(shè)備選型中，之所以采用組串式逆變器，簡單來說，“太大了沒地方放”。水面光伏不同于地面電站，隨處都有可以放置設(shè)備的地塊。在漂浮式電站中，組串式逆變器由于體積小，抗腐蝕能力較強，可以像組件一樣直接安置于浮筒之上。
除了逆變器，變壓器也是需要仔細(xì)考慮的設(shè)備之一，變壓器無法像逆變器一樣使用組串式的進(jìn)行體積與重量的分離。而變壓器是不可能放置于地面上的，由輸電損耗會導(dǎo)致系統(tǒng)效率的下降。雖然浮筒也可以在水面上通過組裝等方式變大變強，但將重量動輒達(dá)幾頓的變壓器放置于浮筒上，李陽認(rèn)為這顯然并不是長久的辦法。
關(guān)于打樁式平臺，李陽的團(tuán)隊也考慮過這種形式，但是由于打樁的深度無法考量，水面深度并不能代表打樁的深度?！按驑妒浅料氯サ?，水深5米，打樁的深度到100米都有可能，再加上混凝土平臺的搭建，成本達(dá)一兩百萬都有可能”。
經(jīng)過調(diào)研，參考海上風(fēng)電以及海上石油鉆井平臺的經(jīng)驗，李陽考慮將變壓器放置在類似于船的原理設(shè)計的鋼制平臺上。李陽介紹道，通過與專業(yè)造船廠的交流，從技術(shù)角度來說，產(chǎn)品的設(shè)計完全沒有問題。雖然可能增加成本，但李陽認(rèn)為，可以將附近的變壓器都放置在一起，一個平臺大約可以放置2-3臺器，綜合計算成本也可以接受。最重要的一點是，變壓器是高壓設(shè)備，采用鋼制船式浮臺也是從安全性、穩(wěn)定性以及耐腐蝕性等進(jìn)行綜合考量的。
組件排布與成本控制
在發(fā)電量的角度考慮，為了盡量減少紫外線對于浮筒的照射以延長其使用壽命，李陽決定不使用支架，直接將組件安裝在浮筒之上。同時，將漂浮式電站的組件排列角度盡可能調(diào)低，約為10度左右，以減少太陽光直接對浮筒的照射強度及時間，相應(yīng)的組件將無法按照最佳傾角進(jìn)行布置。
不過，據(jù)測算，由于組件貼近水面的降溫作用提高的發(fā)電量基本可以抵消由于傾角過低而導(dǎo)致的發(fā)電量損失。除了保護(hù)浮筒，小傾角的設(shè)計在抗風(fēng)性能等方面效果也更好一些。
為了做好成本控制，李陽在組件的排布方式上也費盡了心思。一般來說，像普通地面電站，出于運維等需求，組件的排列都會在每兩排之間留出通道，以方面后期的運維管理。
漂浮式電站的特點之一在于即使運維通道中不安裝組件，也是需要安裝浮筒的，而運維通道的增多相應(yīng)的也將增加電站的建設(shè)成本。所以，李陽認(rèn)為在漂浮式電站中可以設(shè)計新的排布方式，即每隔3-4排組件作為一個陣列，留出一個運維通道。
這樣，最外面兩排的運維工作可以直接進(jìn)行，由于漂浮式電站建設(shè)在水面，清掃等工作相對來說頻率較低，如果需要更換問題組件，那么可以拆除最外面一排的一塊組件來進(jìn)行更換。根據(jù)李陽多年來的經(jīng)驗，運維中發(fā)生需要拆換組件問題的概率非常低。據(jù)測算，上述的排列方式可以節(jié)約將近20%的浮筒投資額。
除了主要設(shè)備以及組件排布之外，漂浮式電站一方面由于組件直接安裝在浮筒上，可以節(jié)省支架的成本約為0.3元/瓦，另一方面，水面光伏在施工中減少了土建等環(huán)節(jié)，使得水上EPC的價格可以控制在約1.5元/瓦左右。
按照領(lǐng)跑者的標(biāo)準(zhǔn)，將管理費以及公攤等費用綜合算入，根據(jù)李陽的分析，兩淮領(lǐng)跑者漂浮式電站會比同地區(qū)的地面電站建設(shè)成本高1元/瓦左右。而央企所特有的融資優(yōu)勢在這方面也將為其加分。
光伏電站25年的生命周期無論是從國家補貼還是企業(yè)自身的收益率來測算都是至關(guān)重要的一環(huán)，漂浮式電站作為新的建設(shè)模式，從設(shè)備選型到建設(shè)經(jīng)驗都處在探索階段。
“總投資上百億的光伏電站，不是說著玩的，不可能因為選用不合格的產(chǎn)品說廢就廢掉了。”這是李陽及其團(tuán)隊為漂浮式電站東奔西走，四處調(diào)研的動力之一，也是央企的社會責(zé)任所在。而當(dāng)前的光伏電站市場，或許更加需要這種盡職盡責(zé)而又努力認(rèn)真的企業(yè)與團(tuán)隊。
雖然國伏沒有中標(biāo)兩淮的領(lǐng)跑者基地，但他們的水面光伏電站投資不會停止。
