浮动太阳能

浮动太阳能

2020年8月19日 | 通过 玛丽莎·阿尔卡拉(Marissa Alcala) 在华盛顿特区和 帕勃罗·卡尔德隆(Pablo Calderon) 在华盛顿特区

浮动太阳能(也称为浮动光伏)是太阳能行业中一个很小的但仍在增长的领域。

据报道,截至2019年,全世界有超过1600兆瓦的太阳能项目漂浮在水域中,不到全球太阳能总安装量的1%。据报道,2014年之前,全世界仅安装了3台浮动式太阳能装置,每台的输出功率均低于1兆瓦。截至2014年底,全球装机容量已增至10兆瓦。迄今为止,增长最显着的飞跃是在2016年至2017年之间,当时浮动太阳能的装机容量同比增长676%。

Wood Mackenzie的2019年报告预测,从2019年到2024年,对浮动太阳能的需求将平均每年增长22%。

浮动太阳能在土地稀缺的地区具有最大的吸引力。将太阳能装置安装在水上可以节省房地产成本,同时保留有价值的房地产用于农业,住宅,工业或其他目的。浮动式太阳能还可以增加靠近电力消费者的安装的兆瓦数。这对于那些替代方案可能是将地面安装的太阳能项目放置在日照强度高但缺乏足够的传输基础设施的人口较少的地区的国家尤其重要。

浮动式太阳能可能会带来其他运营优势。尽管迄今为止的研究尚无定论,但与地面安装或屋顶安装的太阳能装置相比,浮式太阳能装置已证明提高了效率和能源产量。效率和能源生产的好处与面板温度的降低有关,这是由于环境水温有助于面板更有效地冷却所致。是否实现这一结果部分取决于每个项目的设计以及项目现场的环境因素。

浮动太阳能的环境效益也引起了人们的关注。通过覆盖水体,浮动的太阳能装置可以帮助减少蒸发,从而限制了炎热季节水中氧气的损失。蒸发的减少对于水库上的浮动太阳能装置尤其重要。报告表明,浮动太阳能装置可能会对动物产生积极影响,并通过限制到达水面以下的光量来减缓藻类的生长。与效率一样,这些潜在的好处将根据特定地点的因素而有所不同,并且将在开发的早期阶段构成对任何潜在的浮动太阳能项目地点的分析的一部分。

任何项目的尽职调查都不仅要考虑传统的日照数据,还必须考虑水体数据,包括深度测量,全年底面和高低水位评估,风对水面的影响,水域内的动植物以及其他环境指标和影响。许多水域的水深不同,一年中的水深也可能不同。特别是水库可能会定期变干。

锚固技术和浮动结构种类繁多。水体的性质和要覆盖的水面的百分比可能需要不同的锚固和漂浮方法。浮法使用最广泛的三种主要结构-浮箱,单浮标(每个模块一个浮标)和多浮标(每个浮标一个模块阵列)。创新继续;新技术正在稳步引入,当今正在使用和正在开发的东西可能会随着时间而改变。

安装的资本支出往往会比地面安装或屋顶安装的资本支出高。与陆上项目相比,存在额外的电子和结构化系统平衡成本以及更高的人工成本。

浮动太阳能电池板通常安装在陆地上的浮动结构上,然后拖入水体中。

浮动式和地面式或屋顶太阳能之间的运营和维护费用的比较尚无定论。在清洁方面,浮动式太阳能发电系统比地面安装的系统具有更多的灰尘和污垢堆积优势,尽管在某些地区,鸟粪可能是一个更大的问题。内陆浮动式太阳能装置还可以将其安装在其上的水体用作面板清洁的水源。

大部分浮动太阳能开发都依靠人工水体进行,例如水库,水坝,灌溉和储水池。浮动太阳能可以与现有的水力发电项目位于同一地点,也可以安装在因先前的工业活动而聚集在废物区的水体上。这些人造水的大部分已经靠近道路和输电线路。也可以使用内陆自然水域,例如池塘。

尽管具有发展潜力,但离岸开发目前仅是发展中的浮动太阳能行业的一小部分。在比利时,马尔代夫,荷兰,新加坡和阿拉伯联合酋长国有海上浮式太阳能开发的例子,但海上装置通常比内陆浮式装置小得多。海上浮动太阳能带来了其他挑战,包括盐水腐蚀的可能性,常规波浪运动带来的更大的磨损以及对更牢固锚固的需求。海水庇护所可能减轻了其中一些额外的挑战,这在公海场所最大。

2020年6月,DNV GL与14个行业参与者(主要位于欧洲和美国)发起了一个联合行业项目,以针对浮动太阳能项目制定一套推荐做法。

这个联合行业项目将集中在五个关键主题上:场地条件评估,能量产量预测,系泊和锚固系统,浮动结构以及许可和环境影响。目标是提出可适用于所有浮动太阳能项目的指南,而不论其技术和设计如何。预计该文件草案将于2020年底发布,目前已计划在2021年第一季度发布经验证的推荐做法。

当今,没有任何一项技术或设计是明确的市场领导者。在降低成本之前,技术和设计必须达到规模。

亚洲

中国有100多个城市,人口超过一百万。毫不奇怪,中国目前是浮动太阳能装置最大的国家。

中国制定了雄心勃勃的可再生能源目标。截至2019年,该国38.3%的电力来自可再生能源。到2020年初,太阳能累计装机容量为208,000兆瓦。浮动式太阳能装机量不到总量的1%。

截至2019年底,按规模计算,在全球前20个运营中的浮动太阳能项目中,有12个在中国,其中四个装机容量达到或超过100兆瓦。在剩下的八个排名前20的浮动太阳能项目中,最大的是47.5兆瓦(越南),而其他七个在17兆瓦至7.55兆瓦之间(在法国,日本,荷兰,台湾和泰国)。

中国的大多数浮动太阳能项目都位于坍塌的煤矿上,那里的水积聚在剧毒的无法使用的湖泊中。

日本的土地至少与中国一样稀缺,甚至更多。日本跨国电子产品制造商京瓷从2014年开始开发浮动太阳能项目。

日本最大的浮动式太阳能发电厂之一位于千叶县市原市的Yamakura大坝水库。 Yamakura大坝项目于2018年3月开放,装机容量为13.744兆瓦。京瓷开发并建造了该工厂。该项目归千叶县公共事业局所有。产生的所有能量都出售给当地的电力公司东京电力公司。

韩国商业,工业和能源部宣布了2019年计划,在韩国西海岸的Saemangeum湖建造世界上最大的浮动太阳能发电厂。宣布时,该项目预计需要39亿美元的私人资本。最初的计划是在监管审查程序(包括环境影响评估)之后,于2020年下半年开始建设这个2100兆瓦的项目。

在台湾,Google成为根据2017年《台湾电力法》签署电力购买协议的首批公司之一,该法律允许非公用事业公司直接购买可再生能源。直到2017年,只有公用事业公司才能直接购买可再生能源。台南市10兆瓦的项目将为Google供电,将由台湾能源开发商New Green Power安装在鱼塘上。该项目将使用悬挂在表面上方的面板进行新的浮动太阳能设计实验,以提高该地区渔民的捕鱼量。完成后,该项目将连接到区域电网。台湾也是7.674兆瓦浮动太阳能项目的所在地,该项目于2018年开始运营。

在过去的两年中,印度为浮动项目的太阳能发电发出了几次招标。 2018年,政府机构印度太阳能公司(SECI)邀请有意在三年内建造10,000兆瓦的浮动太阳能的公司。迄今为止,SECI发布的具体项目招标似乎都低于20兆瓦。

阿拉伯联合酋长国已设定了到2050年将迪拜变成全球绿色能源中心的目标。2019年,迪拜市政府和迪拜电力与水务局发出了一项咨询书,要求研究人员在迪拜研究,开发和建造浮式太阳能装置。阿拉伯海湾。迪拜希望到2050年,其75%的电力来自清洁能源。为实现这一目标,政府计划在酋长国建造一个大型“太阳能湖”。第一个浮动太阳能项目于2020年初在阿布扎比开始进行能源生产,是在小度假岛努莱附近进行80千瓦的海上安装。阿联酋拥有大量人工岛,土地价格特别高。与世界其他地区相比,该地区的海上浮动太阳能成本较高可能更容易证明其合理性。 Nurai项目有望作为其他露天设施的测试进行深入研究。

欧洲

与亚洲相比,欧洲的浮式太阳能建筑规模要小得多。法国和荷兰最近进行了小规模安装。

当该项目于2019年10月投入运营时,法国拥有欧洲最大的浮式太阳能项目-法国Piolenc的一个17兆瓦的浮式太阳能项目。一个计划用于Lac de la Madone的30兆瓦的浮式太阳能项目位于两个之前安装了230千瓦的测试项目后,前砾石坑中的水已经获得了当地的批准,可以向前推进。

在荷兰,BayWa r.e.与荷兰合作伙伴GroenLeven一起在短短六周的创纪录时间内成功建造了第三个浮动式太阳能公园。位于荷兰兹沃勒(Swoldoor)附近的Sekdoorn项目的总容量为14.5兆瓦。最重要的是目前据报道是欧洲最大的浮动太阳能项目,位于兹沃勒沙坑湖上的27兆瓦Bomhofsplas项目,该项目于2020年2月开始建设,由BayWa r.e.在七个星期内。据报道,2020年7月,将Bomhofsplas项目出售给了一个荷兰财团。在Bomhofsplas项目投产之前,荷兰已经在不到一年的时间内增加了25兆瓦的已安装浮动太阳能发电量。

荷兰也有海上浮式太阳能安装试点。在2019年首次安装时,该试点项目为8.5千瓦。到2020年1月,它翻了一番,达到17千瓦。预计将在2020年增加更多模块。开发商Oceans of Energy希望在荷兰与海上风电并排安装海上浮动太阳能。

美国

迄今为止,浮动式太阳能在美国的吸引力不亚于亚洲和欧洲。人口中心和输电线附近的土地并不稀缺。结果,人们更加关注缺乏长期数据来显示浮动面板在数十年内的性能和维护情况,或者阵列如何影响水质及其在较长时间内安装的自然栖息地时间。

2008年,加州酿酒厂Far Niente在纳帕谷(土地特别昂贵的地区)安装了477千瓦的浮动太阳能系统。该项目位于用于灌溉的水禁区上方。 Far Niente在水面上安装了太阳能电池板,将土地专用于种植葡萄树,这对于酿酒厂来说是一种更有利可图的用途。太阳能电池阵列连接到电网。

在Far Niente建成10多年后,一个4.4兆瓦的Hydrelio浮动式太阳能项目于2019年底在新泽西州塞耶维尔市完成。该项目由Ciel开发&Terre是全球最大的浮动太阳能系统供应商之一,与Solar Renewable Energy和RETTEW合作。它似乎是目前北美最大的浮动太阳能项目。

美国国家可再生能源实验室于2019年12月发布的一份报告称,浮动太阳能有潜力在美国提供高达10%的电力。该报告估计,在整个美国大陆上,有24,000个人工湖,池塘和水库可容纳漂浮的太阳能电池板。它发现了在美国部分地区,太阳能和农业可能争夺同一土地的浮动太阳能装置的最大潜力。 NREL估计,如果将太阳能电池板安装在水上而不是地面上,则大约可以节省210万公顷的土地用于农业或其他用途。 NREL审查了土地价值,蒸发速率和日照数据,以确定美国大陆上可能是漂浮太阳能的主要位置的区域。

由于缺乏建立浮动太阳能装置许可证的先例,美国的浮动太阳能发展受到了阻碍。这使得估算开发成本和时间表更加困难。