論水面漂浮式光伏電站不鏽鋼浮筒與塑料浮筒技術經濟對比分析

摘要：自“領跑者計劃”實施以來，在政策引導和市場推動下，我國光伏發電應用模式不斷創新，水面光伏以其減少對耕地、林地、草地等土地的佔用為優勢，正逐漸成為中東部光伏發電應用領域新的投資熱點，“漂浮式光伏電站”與“打樁式漁光互補電站”建設項目逐步增多，本文主要針對“漂浮式光伏電站”建設中的設計、性能、產能、環保、經濟性等關鍵問題展開技術經濟分析對比。

關鍵詞：新型不鏽鋼浮體；塑料浮體；技術經濟性對比

隨着土地利用形勢的日益緊張，光伏發電轉移到水上不失為一個好方法，水上漂浮電站即將被光伏行業推向一個發展的新高峯。據有關資料統計，水面光伏電站總裝機量2017年約為1GW以上。當前的浮體制造業如何能滿足供給需求，採用用何種材質浮體是行業內關心的一個問題。

全國的光伏電站用浮體產能到底有多大？國內存在的浮體型式有哪些？根據相關資料蒐集，目前市場上存在的浮體主要有集成式浮體與塑料一體化浮體兩種型式。我們從它的生產工藝來作分析，其中集成式浮體主要有兩種型式：一種是市面上存在的塑料浮體與鍍鋅支架結合的浮體產品，還有一種存在的是協鑫電力設計研究有限公司最新研發的不鏽鋼浮筒與鍍鋅鋼支架結合的浮體產品；另一種則為一體化浮體，主要是吹塑工藝製成（如圖）：

集成式浮體

一體化浮體

傳統塑料浮筒+鍍鋅鋼支架與一體化浮體基礎都為塑料浮體，可以看做同一大類，新型不鏽鋼浮筒則歸為另一類別。下面我們主要從性能、產能、環保、經濟性四個方面對塑料浮體與新型不鏽鋼浮體進行對比分析。

1.性能：新型不鏽鋼浮體+支架的水上光伏電站，此方案設計的基本理念是以不鏽鋼浮桶為浮體，分散排布，通過鋼管網格狀連接固定成穩定的整體，解決常規方案密鋪帶來的浮體承重嚴重過剩問題。同時，通過增大浮體間支架的間距，增加了水體的透光及透風率，且不鏽鋼浮筒不易被腐蝕，使用壽命滿足運營週期，還可以二次回收利用；塑料浮筒的配方主要是由高密度聚乙烯原料，首先讓我們來梳理一下塑料產品的使用壽命到底有多長？從第一個塑料產品賽璐珞誕生算起，塑料工業迄今已有近150年的歷史，吹塑技術發展於二戰期間，在上世紀50年代後期得到廣泛應用，常用的塑料製品主要為注塑、吹塑、擠塑等工藝。據現有的資料統計，塑料製品使用壽命約在5年以下的約佔65%（此類產品大多是生活日用品），使用壽命約在10年以下約佔20%（此類產品多為工業注塑品），使用壽命能達到25年以上的約佔15%（此類產品多為室內PVC、PE、PPR管），至於吹塑製品能在室外使用25年的到目前為止無相關文獻記載；且它們之間連接拼接而成，對水下環境造成很大面積的遮擋，透光性較差，存在拼接點多、整體穩定性差、易被大風掀起、使用壽命短等缺陷。

2.產能：新型不鏽鋼浮體在市場上有較成型的生產模具，能有效促成大規模的生產，且生產工藝簡單，出貨速度快，週期短，能夠滿足電站快速建設需求；而塑料浮筒主要是吹塑工藝製成,每台吹塑機配備一套模具生產，三班24小時的生產量約在250-300個浮體，每塊電池組件需要兩浮體（託板浮體和走道），也就是説每一台吹塑機全天滿負荷生產也只能滿足約130塊電池組件的安裝需求。每1MW約3700塊電池組件，以此計算1台大型吹塑機滿負荷生產一個月也只能滿足1MW電站的安裝需求，如果是1GW約370萬塊電池組件740萬個浮體則需要約95台大型吹塑機不分晝夜全年滿負荷生產才能滿足需求。

3.環保：對水面漂浮式光伏電站來説，影響電站品質及安全的關鍵因素，在於電站浮筒的質量及使用壽命。新型不鏽鋼浮體產品不易老化、可回收，不會對水質造成污染；而目前的塑料加工行業水深莫測，質量參差不齊、受殘酷的市場競爭和利益的驅動，有些廠商甚至用再生塑料以次充好，目前中國已成為塑料垃圾的最大進口國，也是最大的再生塑料生產國，這些塑料垃圾的來源有醫用塑料垃圾、生活廢棄塑料、化學容器等，其中含有重金屬、化學有毒元素及放射性元素。這些塑料垃圾已經對我國的環境及人民健康造成危害，如果這些垃圾塑料產品在水面漂浮式光伏電站中得到大面積的使用，對我國水域污染的嚴重性是不可想象的，大面積的水質惡化後，再來還原水質的代價將是無法估量的，海量的塑料垃圾對環境的恢復將是一大難題，這種發展模式與光伏發電這個清潔環保的主題方向是背道而馳的，它將又是一個災難性污染源。

4.經濟性：新型不鏽鋼浮體通過增大浮體間支架的間距，增加了水體的透光及透風率，且25年後的殘值回收價值遠高於塑料浮體，從而從另一個側面降低了工程造價與度電成本，目前浮體、支架和錨固系統總成本已經控制在1元/瓦以內，後期將控制在0.85元/W；塑料浮筒很有可能達不到25年，中途更換1-2次甚至更多次的浮筒，其後果是不堪設想的，不但更換浮筒麻煩程度非常大，並且成本費用單瓦造價將會高達6元以上。這必然是電站投資方不可能承受的損失。它會成倍的延長光伏電站的回收期，更可能億元投資全部打水漂。

5.結論：不鏽鋼浮筒與塑料浮筒技術經濟對比分析總結如下表所示：

水面浮動式光伏電站具有整體性，方便太陽能跟蹤系統的安裝和運行，減少了地面光伏電站因每塊電池板均需安裝雙軸跟蹤系統而造成的成本的極大提高。若浮體架台採用不鏽鋼浮體，還能節約成本，且達到高度回收的環境保護效益。合適的選址很關鍵，比較適宜在面積較廣、徑流穩定、風速低、光照條件較好、水位變化較小、開發條件較好等水域。可選靜風區的湖泊、水庫等，無大規模航運、非生態敏感區。本人認為凡事都有存在的理由，不能將塑料浮體一棍子打死、棄之不用，我們應該在兩者之間選取一個綜合平衡點，既要考慮國家的環保要求，也要必須滿足水上光伏電站的建設需求。