攻克技术难题 “水面光伏”才能稳立潮头

一排排蓝色的光伏板架设在宽阔的鱼塘上，像碧波上的鱼鳞，在阳光照射下熠熠闪光……这是江苏省江都区曹桥村“渔光互补”发电站项目现场。

曹桥村境内地势低洼，有上千亩废旧鱼塘和滩涂资源。曹桥村通过规划，把区域内四五十个大小不一的鱼塘整合为六个成片的大鱼塘，并在此基础上建设了总装机容量15兆瓦的“渔光互补”光伏发电站项目。在曹桥村“渔光互补”光伏发电站，上层空间用于光伏发电的同时，下层水体还能用于养殖，形成了“上面发电、下面养鱼”的集约发展模式，助力农民增产增收。目前，该水面光伏电站年均发电量达1800万千瓦时，仅发电量一项，每年可产生效益1800万元，日均效益5万元。

10多年来，光伏发电成本下降了90%以上。随着光伏产业的快速发展，其应用领域也越来越广泛，而“水面光伏”也成为了光伏产业的一颗新星。

不占用土地、发电效率更高

水面光伏电站是指在水塘、中小型湖泊、水库、蓄水池、采煤塌陷区形成的湖泊等水面上建立的光伏发电站。隆基绿能科技股份有限公司中国地区部解决方案专家马竞涛说，从广义的“水面光伏”来说，行业并没有严格的界定条件，一般将光伏电站下部长期为水域的电站，都称为“水面光伏”。

根据其基础类型不同，水面光伏电站主要有桩基固定式和漂浮式两种建设形式。而光伏电站具体采用哪种类型通常由水深来决定，即在水深小于等于3米的浅水区，可采用桩基固定式；在水深大于3米的深水区，径流稳定、水位变化一般小于6米时，可采用漂浮式。

由于不占用土地资源，可减少水量蒸发，又兼顾渔业养殖等特点，近年来“水面光伏”受到广泛关注，并在湖泊、河流、滩涂、近海等多种场景下得到成功应用。特别是建在水面较为开阔区域的光伏电站，可避免其他物体的阴影对光伏组件发电带来的不利影响，水面的光反射率也远大于地面和山地表面的反射率。并且水面具有冷却作用，能有效降低光伏组件的温度损耗，“水面光伏”系统的整体发电量比同等条件下的屋顶或地面光伏发电系统，高出10%—15%。

同时，随着挡浪墙、围堰施工等工程技术方案的改进和提升，我国“水面光伏”项目已进入海域，成功建设了浙江慈溪海涂项目等海上光伏项目，拓展了“水面光伏”的开发应用领域。中能众诚新能源科技有限公司总经理张晓鸣说，“水面光伏”的桩基固定式和漂浮式两种形式，各有其适用的场景，但从发展前景而言，漂浮式正在成为光伏地面集中式与屋顶分布式之后的第三大光伏电站发展趋势。“漂浮式光伏电站具有不占用土地，发电量相对较高，不破坏水域环境的特性，预计未来5年全球市场规模将达到60吉瓦以上。”张晓鸣说。

发展“水面光伏”仍面临技术问题

目前，全球“水面光伏”产业已进入快速发展期。由于支持政策好、商业模式成熟，我国“水面光伏”项目总装机容量已达全球第一，也是大规模水面光伏电站的主要建设国家。目前，我国“水面光伏”项目主要分布在沿海、沿江城市。

据能源和自然资源咨询公司伍德麦肯兹公司的电力与可再生能源部预测，2019—2024年全球“水面光伏”的需求量预计将以年均22%的速度增长，2022年，“水面光伏”新增装机容量将占全球所有光伏新增装机容量的2%。

不过当前发展“水面光伏”还面临政策和技术等问题限制。晶科能源控股有限公司总经理陈康平说，光伏复合项目用地标准不够明确，各地对灌木林地、坑塘水面等用于光伏复合项目建设的审批标准不一，部分地区存在“一刀切”的情况。一些地区相关部门过度解读涉河建设项目管理的政策要求，限制了“水面光伏”项目的开发。他建议，在坚守生态红线、不改变原用地性质的前提下，明确在一般耕地、灌木林地、坑塘水面、水库水面、园地等建设光伏复合型项目的适用规范，为因地制宜建设农光互补、渔光互补等具有综合经济社会效益的光伏复合项目提供便利。

今年1月7日，山东省海洋局结束了对《关于推进光伏发电海域立体使用管理的指导意见（征求意见稿）》（以下简称《征求意见稿》）的意见征求工作。根据《征求意见稿》，山东鼓励各市因地制宜探索利用已确权的养殖用海、盐田用海区域，科学布局光伏发电项目。

据初步统计，我国海洋光伏电站项目规划的发电量已超过500万千瓦。天津南港、广西防城港、江苏连云港、河北黄骅港和曹妃甸及山东、浙江、福建等省的重点区域都有相应项目规划。

浙江大学海洋学院教授赵西增说，目前国内外内陆水面的光伏技术已相对成熟，但海洋光伏电站项目套用内陆“水面光伏”的技术方案，“事实上几乎完全不可行”。赵西增认为，由于海洋环境的特殊性，不同地区的风浪流差别非常大，不仅无法沿用内陆水面光伏电站的经验，甚至不同海域的技术方案都需“一事一议”。目前，海洋光伏电站的技术仍处于起步阶段，如何从技术层面控制风险、优化投资，还需要更基础的研究探索。

建设“水面光伏”有严格的环评要求

河南、山西等地日前发布的总河长令，将水面光伏电站列入了重点排查和整治范围。那么，“水面光伏”是否会对生态环境不利，会不会影响水质？

欧洲研究人员在对一处水面光伏电站进行了一年多的环境影响调研后得出结论：“水面光伏”不会影响水质。调研表明，组件下的水体含氧量在一年内变化很小。风和阳光仍然很容易到达组件阵列下方的水面，该漂浮系统下的水质与邻近水域仍处于同一水平。

据《国际低碳技术杂志》2021年刊发的一篇报告显示，研究人员对水面光伏组件的不同覆盖率和倾斜角度下不同水体水质参数进行了监测，结果均显示水质没有受到影响。水面光伏系统能通过遮蔽阳光起到冷却水体的作用，从而防止有毒绿藻的聚集和水体蒸发。数据还表明，水体中硝酸盐浓度最高下降了14%、叶绿素浓度平均降低了17.5%。

建设水面光伏电站，我国在生态环境保护方面有着严格的要求。马竞涛说，环评主要包括土地规划、电力规划分析，建设及生产过程的原有污染、新产生污染评估，以及大气环境、水环境、声环境、地下水、光环境等方面的污染情况。“还包括项目是否将改变区域环境现有功能、建设项目配套的环保技术方案和投资估算。部分特殊情况还需进行大气环境影响、水环境影响、生态影响等方面的专项评价。”

当前，我国“水面光伏”产业链持续优化升级，成熟的应用案例和解决方案不断出现。水电水利规划设计总院国际业务部综合处处长张木梓说，如阳光电源股份有限公司等提出了“大型水面光伏电站智慧解决方案”理念，采用“水上光伏专用智能汇流箱+箱式逆变房”模式，具有“入水不浸、无线通信、灵活接线”等特点，使水面光伏电站发电量更高、更安全可靠，投资更少；浙江正泰新能源开发有限公司等提出“合筑锦绣光伏”理念，发展“渔光互补”电站，实现水下养殖、水上发电，还依托大数据云服务平台，全方位远程监控、专人管理，保障了系统的可靠运行。

“目前，‘水面光伏’已获得了世界各地的广泛认可，并为光伏场景的拓展提供了更多可能。”马竞涛说。