你知道吗?日本第一个水上光伏电站是中!国!人!帮助设计的!

在今年一季度笔者赴日进行的光伏考察活动中，考察团参观了日本第一个水上光伏项目：日本(West Holdings)2013年在日本琦玉县 桶川市 后谷调节池投资的1.18MW水上漂浮式光伏项目，由法国的Ciel et Terre的漂浮太阳能平台。

在上海SNEC上，遇到了泊吾光能总经理蒋勇先生，谈起水上光伏项目，笔者向其请教了一些技术细节，并聊起看到的日本那个项目，然后他说：“哦，那个项目是我们参与做的。”笔者哑然。迄今泊吾光能在浙江开发了170MW水光电站，在湖北等地的项目也在积极申报。

2013年，蒋勇还在晶澳任职。“晶澳是全球最优秀的光伏企业之一，做了最高效的规模化晶硅电池和组件。”蒋勇说，“但是我们发现，我们花了那么多力气提升效率，但是从商业角度来说最有效的降低光伏发电成本、提高发电效率的还是在产业链前后两端。”他看到如果在系统两端能够提高效率，事半功倍，所以开始考虑做终端。

从表象的看制约光伏行业发展的痛点是发电效率和度电成本的高低，但仔细分析可以得出：光伏资源的情况也很严峻。在地广人稀的地区做光伏，发的电无法向外输出，在经济发达地区做光伏，土地寸土寸金，包括日本德国等发达国家也是如此。“所以中国最合适的只有两个机会，就是屋顶光伏和水面光伏。”蒋勇说。

在为West Holdings供应组件等配套设备后，蒋勇还协助其系统设计、开发水上漂浮筒、系统等工作，在这个项目中积累了全球水上光伏电站的最早的经验。

日本项目后，蒋勇进行了一番思考：“光伏发电的难点表面看是提高发电效率、降低度电成本，但实际上解决场地资源很重要。”在地广人稀的西部建设光伏电站，发的电无法外送;经济发达地区土地又寸土寸金，光伏发展不能与其争地。“所以中国最适宜发展光伏的两个方向就是屋顶分布式和水面光伏。”

“蓝湖”：水光的潜在市场

在国内每年都为15-20GW的土地与屋顶资源犯愁的时候，水上光伏的潜力却还没有被充分开发。据统计，中国有9.1万km²的湖泊，其中1km²以上的有2700多个;8.6万座水库总面积超3842万亩。仅以淡水水域资源来看，如果铺满可以安装光伏电站1.5万GW，即使只有10%，也可以安装1500GW。

 

“这些地区都可以实现12%以上的资本金回报率(IRR)。”蒋勇说。

水光+双玻：光伏最佳CP

业内很少有两种技术方案像水上光伏和双玻组件这样结合的如此紧密。水上光伏的特殊环境对组件提出了极为苛刻的挑战。水汽和可能存在的盐雾双重腐蚀下，组件的PID效应被成倍放大。所以蒋勇指出：我们的水上光伏项目将全部采用泊吾自有技术的耐候性极佳的双玻组件，以保证系统的高PR和低衰减率。

“双玻组件除了更耐用之外，还能够提高系统发电量。”蒋勇说，“现在光伏玻璃透光率是94%左右，系统组件效率是17%-18%，那么还剩75%以上的光去哪里了?很大部分转化成了热能。”热能会让背板温度升高，影响发电量下降，而水上光伏电站发电过程中产生的热量会使局部水分蒸发，水滴附着在组件背面，水冷原理使系统效率提高。所以在参观水上光伏项目时，可以看到双玻组件背后凝结着大大小小的水滴。

根据日本埼玉县那个项目三年的数据显示，平均发电量提高了15%。这也是为何水上光伏电站投资稍高但蒋勇仍然有信心能够实现12%IRR的重要原因。

今年5月的上海SNEC，专做水上光伏的泊吾和只做双玻组件的瑞元鼎泰联合参展，给参观者展示了成套的水光电站解决方案。

超发25%：合肥光伏电站迎来1300小时/年的时代

不止是组件选型，水光电站的逆变器也同样要做抗高湿、盐雾准备。此外水上光伏由于应用环境不同，如浮体、铰链、接地、安装以及电压电流失配等问题都需要重新设计。

水光电站同样也需要实际经验的积累，比如水上项目水位落差的情况考虑不周全可能会对电站造成毁灭性打击。一位江苏做光伏电站投资的业内人士告诉笔者，某企业投资了一个光伏电站，但没有考虑水位落差问题，导致水位变化后，电站“落水”。而蒋勇团队在设计日本埼玉县项目时，发现该电站由于地处蓄水区，水位变化最多可达9米以上，因此留出足够冗余，迄今仍然运行良好。

郎坤总经理李健魁也对水上光伏接地提出担忧：“国内光伏项目一般都是用镀锌扁钢，但在水上光伏和腐蚀性土壤中，镀锌扁钢的寿命也只有5-7年。”水光电站的接地需要进行特殊设计，还要进行防雷设计，采用PID防护和隔离变压器。

同时还要考虑浮体的寿命与对水质的影响，日本项目中，提供浮体的法国公司这三年来一只在监测浮体对水质的影响。“泊吾的我们的材料通过了食品级的检测报告，对水质是没有危害的。尤其是市场是非常巨大的渔光互补工程，水上光伏做的好是会改善水质的，至少对水质的保护是有利的。水上光伏电站会起到保护水质减少蒸发的作用，可以辅助改变水质。”蒋勇说。

蒋勇还提供了一个小贴士：线缆在做好防水的同时，还要防止水中动物的撕咬。

而水光项目目前仍然存在着成本较高的尴尬。“这就要求我们尽可能的提高发电量。”蒋勇说，“除了水上光伏电站的相关技术之外，我们还做了许多专利软件和安装运维规范，尽可能的提高发电量。”根据远景能源提供的数据显示，在合肥一般的光伏发电小时数普遍在1050-1060的情况下，泊吾的屋顶 项目做到了1300小时，意味着之前一瓦每年在合肥发1.05-1.05度电，现在发1.3度电。合肥的水上项目可以预期再提高10% ~ 15% 。

“第一双玻组件可以解决水上高温高湿的问题，第二要用很好的浮桶系统，要确保多发电，要准确掌握倾斜角度以及系统跟水面的高度的变化问题，这个对于发电影响特别大。”蒋勇介绍着自己的“秘诀”，他不介意和业内分享，认为只有更多的人参与技术才会早日成熟。

“很多人忽略了系统浮台设计和组件的倾角问题，因为在水上一般不做最佳倾角，所以做什么样的角度和高度这个对发电系统的影响最大。”蒋勇说。“而且据我们实际测算，发现组件距离水面10-20公分会下降2%-3%的发电量，越低发电量越高。”

附录：

各省水光发展情况

湖北

湖北水面资源最为丰富，20km²以上规模的湖泊就有25个，总面积1614km²，958个>0.1km²的小湖，2015年湖北不含三峡在内(外送)总发电量1490亿千瓦时，用电量1665亿千瓦时，用电缺口175亿度，按湖北1000的光照小时数计算，光伏缺口17.5GW。2015年湖北全省共购入川渝水电及西北清洁能源21.8千瓦时。湖北人均耕地面积1.3亩，低于全国平均1.52亩/人的水平。

如果仅考虑湖北20km²以上的大型湖泊，利用率25%，可以做40GW水光项目，市场潜力约3000亿元。算上零散小湖泊，湖北水上光伏潜力可达69GW。

湖南

根据中科院地理与资源所的研究报告，湖南全省水库面积1392km²，水库14121座，湖泊120个合计2647km²，坑塘面积4344km²，2015年湖南发电量1215亿千瓦时，用电1447亿千瓦时，缺口232亿千瓦时。

湖南人均耕地面积仅0.9亩，不足全国平均六成。因此在湖南发展光伏与民争地不可取，地面光伏受限严重。

同样按照25%水面利用率计算，湖南水上光伏潜力可达52GW。

江西

江西全省水库1655km²，合集水库10819座，其中大型30座，中型263座，小型1508座，湖泊86个合计3802km²，坑塘水面面积2153km²。2015年江西发电982.06亿千瓦时，用电量1087.26千瓦时，根据江西能源局《2015年江西省电力运行情况)显示，2015年江西购入电量累积达104.22亿千瓦时。

江西湖泊面积总量7610km²，水上光伏发电潜力48GW。江西人均耕地面积1.045亩，也少于全国人均水平，土地资源较少。

浙江

2014年浙江省第二次土地调查数据显示，浙江省人均耕地面积仅0.56亩，相当于全国的0.37。2015年浙江省发电总量2904亿千瓦时，耗电量3554亿千瓦时，缺口650亿千瓦时，如果用光伏补充，按1200小时/年计算，需要新增装机54.17GW。

根据浙江2020年水域面积规划显示：到2020年，浙江省水域面积将达到8301.3km²，水上光伏发电潜力52GW，其中重要水域将增加到6139个，水域面积3664km²。

安徽

安徽水资源丰富，达到9696km²，其中水库面积1202km²，湖泊面积3289km²，坑塘水面面积5205km²。安徽电能资源有所富余，2015年发电2062亿千瓦时，耗电1639亿千瓦时。人均耕地面积1.32亩，略少于全国平均水平。

《安徽两淮采煤沉陷区睡眠光伏发电规划报告(2016-2018年)》中指出，到2018年将在沉陷区建成3.2GW的领跑者基地示范项目。安徽水上光伏发展潜力约为61GW。

福建

福建水面资源992km²，水上光伏发展潜力约6GW，福建2015年发电量1882亿千瓦时，耗电1838亿千瓦时，基本持平。

广东

广东有水库1776km²，合计8408座，其中大中型水库达到346座，湖泊7个合计30km²，坑塘水面面积3293km²。广东用电缺口是全国最大的，2015年广东发电3900亿千瓦时，耗电5310亿千瓦时，缺口高达1410亿千瓦时。2015年，广东电力缺口主要从云南和贵州吸纳清洁水电补足，占比约70%。

广东人均耕地面积仅0.39，远低于全国平均水平。

以1000小时发电有效小时数的光伏电站计算，如果全部用光伏补齐广东用电缺口，需要141GW的光伏电站才能满足需要。广东水上光伏发展潜力约为32GW，但仍然满足不了巨大的用电需求。