渔光互补光伏电站的发展与应用

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：随着经济的快速发展，人类对能源的需求量也越来越大。随着光伏技术的发展成熟，传统光伏电站由于需要长期占用土地等原因，发展比较困难，而“光伏+”的新型设计模式逐渐得到人们的认可。本文研究了渔光互补光伏电站的发展现状，分析了其在应用过程中的一些问题。
　　关键词：新能源;渔光互补;并网发电
　　1 概述
　　能源是国家经济发展的命脉。由于传统化石能源无节制的开采利用已面临枯竭危机，在使用化石能源的过程之中，又会产生大量的温室气体和有害气体，造成环境的恶化和生态系统失衡等一系列的严重问题。在人类意识到气候变化带来一系列严重后果后，开始寻求缓解和解决气候变化的办法。
　　作为可再生能源的重要组成部分，太阳能因其分布广泛、资源丰富、取之不尽用之不竭的显著特点，成为最具开发潜力的清洁能源。[1]为更好的利用太阳能资源，人们从上个世纪就开始了对太阳能光伏发电技术的研究，时至今日，太阳能光伏发电技术已日趋成熟，成本也得到大幅度的降低。[2]因此，世界各国都在大力推广光伏发电技术。传统光伏系统的建设需要长时间占用大量的土地资源，面对我国人口密度大、人均土地面积少的基本国情，地面光伏电站的发展受到了限制。而我国中、东部具有广阔的水面资源，特别是作为我国水产养殖业最发达的江苏地区，水产养殖面积位居全国第三位，具有发展渔光互补光伏系统的潜力。如果将光伏系统与渔业合理的结合起来，不仅能够缓解国家紧张的能源需求，提高土地利用率，增加农民收益，还能达到环境保护的效果。
　　2 渔光互补光伏电站的发展与应用现状
　　目前市场上光伏系统分为并网系统、离网系统、并离网一体系统三种常见模式。由于离网系统和并离网一体系统都需要配备蓄电池作为储能装置，而蓄电池使用寿命相对较短，使用费用较高，且离网光伏系统没有国家相应的电价补贴，用户投资回本周期长，在市场竞争中缺少有力的竞争优势，因此很难得到大规模发展。并网系统是目前光伏系统发展的主要模式。但在并网光伏系统中，传统地面光伏电站需要长时间占用大量的土地资源，土地用途过于单一，空间的利用率相对较低，面对我国中、东部人口密度大、土地资源匮乏的特点，大型地面光伏电站建设很难有较大的发展。2014年9月2日，国家能源局发布的《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》中提到，应因地制宜利用滩涂、鱼塘、湖泊等建设就地消纳的分布式光伏电站。[3]由此给分布式光伏电站的发展拓宽了道路，“光伏+”的发展理念得到了人们的认可，在市场上掀起了一场分布式光伏热。我国中、东部拥有大面积的水面资源，水系发达，如果在养殖水面上建设光伏系统，形成“上可发电、下可养鱼”的创新发展模式，既能充分利用空间、节约土地资源，又能利用光伏发电站调节养殖环境，增加农民收入。[4]渔光互补光伏技术在国外已有成熟的应用，特别在日本已经形成比较成熟的水面光伏产业链条。而我国渔光互补光伏系统的设计与应用起步相对较晚，自2015年才相继设计实施小型水面光伏电站项目。为了推动渔光互补光伏系统的发展，2016年国家能源局实施“光伏领跑者”基地规划，将两淮地区采煤沉陷区规划建设3.2GW的水面光伏电站，给渔光互补光伏系统的规划起到引导、示范作用。渔光互补光伏系统必将成为光伏系统发展的新突破口。目前，渔光互补光伏系统按照基础固定模式可分为桩基固定式和水面漂浮式两种。其中桩基础固定适合深度比较浅的水域，再在桩基础上设计固定光伏支架，完成系统设计要求，技术成熟，施工简单。水面漂浮式适合在较深的水域使用，利用钢结构将特制的塑料浮箱或浮筒连接在一起，组成一个漂浮的平台，再在平台上安装光伏支架以满足系统设计要求，用缆绳固定在岸边或使用锚沉于水底进行固定，该技术也比较成熟。[5]
　　在水面上建设光伏电站，可有效为水面遮挡阳光，减少水汽蒸发，防止水藻的大面积繁殖，提高水产养殖效益;同时，温度相对较低、通风条件较好的水面环境，又能有效降低光伏组件的表面温度，提高发电效率。但渔光互补光伏系统同样面临一些问题，尤其在组件方面。由于水面高温、高湿 甚至高盐的环境容易产生大量的水汽和盐雾，而传统光伏组件的TPT背板无法长时间100%的隔绝水汽，使得EVA材料无法100%绝缘。水汽一旦进入到组件，EVA将会发生水解，其水解产物含有醋酸。醋酸会腐蚀太阳能电池上的主副栅线、焊带等，导致组件泄露电流增大，造成组件表面电势诱导衰减效应（PID效应），使电池组件功率急剧衰减，减少发电量。[6]而双玻组件舍弃了传统光伏组件的铝合金边框设计，并使用钢化玻璃替代TPT作为组件背板，可以完全阻隔水汽的进入，使导致PID效应发生的电场无法建立，大大降低PID衰减的可能性。同时没有铝合金边框的双玻组件，清洗起来更加方便，减少了组件表面积灰对系统功率的影响，有利于提高发电量。
　　3 结论与展望
　　渔光互补光伏电站在增加农民收益的同时，又能缓解电网的压力，减少传统火电的比重，减少污染物质的排放，对环境的改善起到很好的促进作用。在空旷的鱼塘上面建设光伏电站，在发电的同时不影响鱼塘的正常收益，充分发挥土地效益，符合我国未来光伏发展的趋势。
　　不过，我国渔光互补光伏系统近几年才刚刚兴起，许多技术问题还有待解决。例如：
　　（1）系统在高温、高湿、高盐环境下，钢结构、塑料浮体寿命较短，需寻找一种方法或材料来延迟支架结构的寿命。
　　（2）系统在水面环境的工作效率需进一步提升。在今后的工作中，我们将针对渔光互补光伏系统的效率和寿命问题深入研究，进一步推动我国光伏事业的发展。
　　参考文献：
　　[1]蒲鹏鹏.小功率光伏并网发电系统控制策略研究[D].河南理工大学，2012.
　　[2]吴小翠.高溫太阳能吸收器的优化设计[D].南京航空航天大学，2014.
　　[3]赵轶洁.探索“渔光互补”发展光伏农业——以鄂州20MWp农业光伏科技示范园为例[J].安徽农业科学，2015，43（22）：360-362.
　　[4]刘汉元.“渔光互补”在江苏地区发展前景及应用思考[J].当代畜牧，2014（32）：100-101.
　　[5]赵宇航.争夺水面资源[J].中国能源，2016（3）：60-63.
　　[6]龚铁裕.解决光伏电站组件的抗潜在电势诱导衰减效应的方法[J].电力与能源，2014（4）：128-130.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14737139.htm