?由于發(fā)展時(shí)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(shí)間緊促，于是一家央企(以下用“國(guó)伏”代替)的光伏部門(mén)副總經(jīng)理李陽(yáng)(化名)在過(guò)去兩個(gè)月內(nèi)帶隊(duì)考察了中國(guó)已建成的四個(gè)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(yáng)所在的團(tuán)隊(duì)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(guó)伏卻沒(méi)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(yàn)與行業(yè)分享，推動(dòng)中國(guó)水面光伏的發(fā)展。
10月份，國(guó)伏的水面電站漂浮浮筒采購(gòu)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(guó)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(kāi)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(jià)以及發(fā)電量與收益等無(wú)疑是市場(chǎng)h關(guān)注的重點(diǎn)。
浮筒的市場(chǎng)現(xiàn)狀
經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的試驗(yàn)，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(shí)，此前也有項(xiàng)目嘗試用浮管，但效果并不理想。李陽(yáng)表示，目前國(guó)內(nèi)可以提供浮筒的廠家大大小小十幾家，而國(guó)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(lái)。
對(duì)光伏企業(yè)來(lái)說(shuō)，浮筒能否擁有25年的壽命是他們最關(guān)心的問(wèn)題，而浮筒企業(yè)也幾乎無(wú)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(chǎng)較短，關(guān)于電站使用的浮筒無(wú)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(chǎng)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(diǎn)是剛性、韌性以及機(jī)械強(qiáng)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(diǎn)在于耐老化性較差。
事實(shí)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(diǎn)在于無(wú)法抗紫外線老化。李陽(yáng)在了解了浮筒在耐老化、耐光照的測(cè)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(wèn)題，李陽(yáng)與其公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)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(yáng)邀請(qǐng)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(yàn)的杜邦于是成為了國(guó)伏進(jìn)行深度技術(shù)交流的合作伙伴。
材料的選擇及價(jià)格
含氟樹(shù)脂性能特點(diǎn)
根據(jù)杜邦的背板思路來(lái)設(shè)計(jì)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(lái)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(jì)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(guò)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(jiǎn)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(jì)或增加層結(jié)構(gòu)去彌補(bǔ)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(diǎn)在于能否順應(yīng)當(dāng)前電站建設(shè)成本下降的趨勢(shì)。按照上述思路設(shè)計(jì)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(yáng)光照射到的地方貼上一層氟膜膠帶，但李陽(yáng)認(rèn)為即使采納該建議來(lái)做，那么氟膜在運(yùn)維時(shí)也會(huì)產(chǎn)生損壞，無(wú)法真正保證電站的長(zhǎng)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(duì)于材料標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了透徹的了解與研究之后，決定進(jìn)行公開(kāi)招標(biāo)。在標(biāo)書(shū)中明確了所有的材料要求以及各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以期通過(guò)市場(chǎng)的力量來(lái)探索一種符合光伏電站建設(shè)要求的浮筒產(chǎn)品。
標(biāo)書(shū)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(qiáng)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(jì)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(shū)中還對(duì)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(yàn)報(bào)告，包括浮筒的低溫落錘測(cè)試、紫外線老化測(cè)試、HAST加速老化測(cè)試以及高低的循環(huán)加速老化測(cè)試、救援測(cè)試、有毒有害物質(zhì)吸出測(cè)試等。
出于對(duì)成本控制的測(cè)算，標(biāo)書(shū)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(guó)伏的水面漂浮式電站浮筒招標(biāo)最后的中標(biāo)價(jià)格為1.8元/瓦左右，這也基本與目前浮筒的市場(chǎng)價(jià)格相吻合，但由于標(biāo)書(shū)中對(duì)產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、設(shè)計(jì)方式以及材料做了明確的規(guī)定，理論上說(shuō)，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(shì)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(wú)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(yáng)介紹，首先組件方面將會(huì)優(yōu)選選擇單晶290瓦的高效產(chǎn)品，同時(shí)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(jià)格來(lái)看，這兩大主要設(shè)備的價(jià)格共計(jì)約為3.66元/瓦左右。
這也與河北能源工程設(shè)計(jì)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(jì)有限公司建議電站開(kāi)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(wèn)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(jī)型，首先，小機(jī)型防腐等級(jí)較高。其次，在以往的工程中匯流箱等設(shè)備發(fā)生問(wèn)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(yùn)維管理。”
取經(jīng)：模仿海上石油鉆井平臺(tái)設(shè)計(jì)浮臺(tái)
在設(shè)備選型中，之所以采用組串式逆變器，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“太大了沒(méi)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(qiáng)，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(wú)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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率的下降。雖然浮筒也可以在水面上通過(guò)組裝等方式變大變強(qiáng)，但將重量動(dòng)輒達(dá)幾頓的變壓器放置于浮筒上，李陽(yáng)認(rèn)為這顯然并不是長(zhǎng)久的辦法。
關(guān)于打樁式平臺(tái)，李陽(yáng)的團(tuán)隊(duì)也考慮過(guò)這種形式，但是由于打樁的深度無(wú)法考量，水面深度并不能代表打樁的深度?！按驑妒浅料氯サ模?米，打樁的深度到100米都有可能，再加上混凝土平臺(tái)的搭建，成本達(dá)一兩百萬(wàn)都有可能”。
經(jīng)過(guò)調(diào)研，參考海上風(fēng)電以及海上石油鉆井平臺(tái)的經(jīng)驗(yàn)，李陽(yáng)考慮將變壓器放置在類(lèi)似于船的原理設(shè)計(jì)的鋼制平臺(tái)上。李陽(yáng)介紹道，通過(guò)與專(zhuān)業(yè)造船廠的交流，從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)完全沒(méi)有問(wèn)題。雖然可能增加成本，但李陽(yáng)認(rèn)為，可以將附近的變壓器都放置在一起，一個(gè)平臺(tái)大約可以放置2-3臺(tái)器，綜合計(jì)算成本也可以接受。最重要的一點(diǎn)是，變壓器是高壓設(shè)備，采用鋼制船式浮臺(tái)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(duì)于浮筒的照射以延長(zhǎng)其使用壽命，李陽(yáng)決定不使用支架，直接將組件安裝在浮筒之上。同時(shí)，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(yáng)光直接對(duì)浮筒的照射強(qiáng)度及時(shí)間，相應(yīng)的組件將無(wú)法按照最佳傾角進(jìn)行布置。
不過(guò)，據(jù)測(cè)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(guò)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(jì)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(yáng)在組件的排布方式上也費(fèi)盡了心思。一般來(lái)說(shuō)，像普通地面電站，出于運(yùn)維等需求，組件的排列都會(huì)在每?jī)膳胖g留出通道，以方面后期的運(yùn)維管理。
漂浮式電站的特點(diǎn)之一在于即使運(yùn)維通道中不安裝組件，也是需要安裝浮筒的，而運(yùn)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(yáng)認(rèn)為在漂浮式電站中可以設(shè)計(jì)新的排布方式，即每隔3-4排組件作為一個(gè)陣列，留出一個(gè)運(yùn)維通道。
這樣，最外面兩排的運(yùn)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(duì)來(lái)說(shuō)頻率較低，如果需要更換問(wèn)題組件，那么可以拆除最外面一排的一塊組件來(lái)進(jìn)行更換。根據(jù)李陽(yáng)多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)維中發(fā)生需要拆換組件問(wèn)題的概率非常低。據(jù)測(cè)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(jià)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(fèi)以及公攤等費(fèi)用綜合算入，根據(jù)李陽(yáng)的分析，兩淮領(lǐng)跑者漂浮式電站會(huì)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(shì)在這方面也將為其加分。
光伏電站25年的生命周期無(wú)論是從國(guó)家補(bǔ)貼還是企業(yè)自身的收益率來(lái)測(cè)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(yàn)都處在探索階段。
“總投資上百億的光伏電站，不是說(shuō)著玩的，不可能因?yàn)檫x用不合格的產(chǎn)品說(shuō)廢就廢掉了?！边@是李陽(yáng)及其團(tuán)隊(duì)為漂浮式電站東奔西走，四處調(diào)研的動(dòng)力之一，也是央企的社會(huì)責(zé)任所在。而當(dāng)前的光伏電站市場(chǎng)，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(duì)。
雖然國(guó)伏沒(méi)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(huì)停止。
