“光伏+柔性支架”助力绿色低碳水务全过程要点分析

随着国内城镇化的进程和对环境治理的要求不断提升，国内污水处理厂的数量也成逐年上升的趋势。

污水处理厂虽然是一个环保设施，但是污水处理的过程是一个高耗能高排放的过程，根据三部委发布的-发改环资〔2023〕1714号“关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见”和近期“中共中央 国务院关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见”，推进水务领域的绿色低碳势在必行。根据生态环境部发布数据全国纳入统计污水处理厂总数为13527家，污水处理能力31621.8万吨/日。污水处理厂数量排名前五地区依次为四川、广东、江苏、湖北和重庆。5个地区的污水处理厂5710家，占全国总数42.2%。污水处理量排名前五的地区依次为广东、江苏、山东、浙江和河南。五个地区的污水处理量为368亿吨，占全国总量41.1%。假设全部采用“柔性支架+光伏”的形式进行安装，全国污水处理厂光伏总装机规模将达到15GW以上。

污水处理厂的应用场景

污水处理厂一般分为地上厂和地埋厂，其中地上厂是我们最常见的污水处理厂形式，地埋厂在新建的项目中对周边环境影响要求较高区域占比逐渐增加。两种形式污水处理厂与光伏应用如下图所示：

在污水处理厂与柔性支架结合应用之前，污水处理厂光伏项目大多采用网架结构或门架结构进行安装。柔性支架是“光伏+水务”的最佳搭档，在与污水处理厂的结合在三个方面有较大的优势：

1)容量：污水处理厂整个建(构)筑物和绿化等的占比大概是建筑物占地面积6%、道路及其他占地面积16%、绿化占地面积38%、构筑物占地面积40%，如果采用其它形式的方式进行安装很难将厂区所有的面积有效利用，采用柔性支架的方式可以根据厂区的自消纳能力将厂区面积最大化使用，对于项目投资更能满足规模要求。

2)成本：钢结构支架解决污水池光伏系统的安装，跨度越大成本越高，柔性支架同样能解决，且用钢量较少，装机容量更大。特定场景下，柔性支架用钢量可降低30%以上，投资收益率高于传统刚性支架。

3)污水厂运营影响：柔性支架与传统的钢结构支架项目，柔性支架立柱密度低，离池体表面净空高，对后续污水厂巡检运营基本无影响，是污水厂业主较为喜欢更容易接受的安装方式。

项目开发节点要点

1)BOT合作年限：污水处理厂大多都是采用BOT模式运营，合作剩余年限尤为重要，当BOT剩余年限不满足光伏投资要求时，需与到期后移交的管理方提前签署合作协议或签署三方协议。

2)污水处理补贴方式：需了解清楚有补贴项目是以降电价、还是按照水处理量或者其它方式进行补贴。

3)电价计价方式：项目是按照分时电价、平时电价或民用电价进行计价，一般采用平时电价计价的每年会可进行一次调整成分时计价，可根据项目收益情况与水厂进行协商。

4)地质情况：由于柔性支架与污水处理厂结合，地质情况的差异会造成项目基础成本较大变化，所以在项目前期一定要根据污水厂建设时的地勘报告进行初步判断。

设计阶段要点分析

1)挠度控制：挠度控制应该是整个柔性支架成本影响最大的一个指标，市场上出现的低价能做污水处理厂柔性支架的一般对这个指标放得都较低，要警惕低价格柔性支架方案。我们对挠度控制指标是按照综合工况下1/50，恒载工况1/100。以下两图对比可以体现出挠度控制重要性：

2)跨度控制：根据目前实际工程项目案例中，污水处理厂柔性支架的跨度在25-30米左右在成本控制上较优。

3)项目设计的唯一性：没有一个污水处理厂的项目可以套用标准图集，每个项目的地质情况，地下管网情况和障碍物分布都有较大差异，所以每个污水厂设计都需要建模仿真计算。

4)抗风设计：可根据不同区域分压系数调整方案，台风区域可采用四索结构增加抗台风能力，只是在抗台风等级与项目造价之间需要平衡。

施工环节要点分析

1)桩基础工程：桩基础和承台施工需要大面积开挖，污水处理厂地下管线密集且复杂，在设计前和施工前要进行详细物探，后期施工精度要求也较高。

2)钢结构工程：柔性支架钢结构部分是装配式安装，对现场测量、加工、工序流程要求较高，所以需要对施工过程每个环节严格管控。

3)索结构工程：施工作业面大，张拉作业安全风险高，每个工序完成后需要进行检查方可进入下一个工序，索结构施加拉力直接影响相关指标能否满足设计要求，需要严格进行控制。

4)组件安装工程：目前污水处理厂常规离池体表面高度为3-3.5米，道路区域组件离地高度有6-7米高空作业，施工作业面受限，防坠措施等安全措施要求高，污水厂柔性支架项目施工中安全措施费用较高，施工费用也高于常规光伏项目。

运维环节

污水处理厂柔性支架光伏发电项目，由于离池体表面较高，且组件安装在钢绞线上后续组件清洗较为困难，再加上污水处理厂原则上是不允许池体上方组件进行水洗，因为清洗组件的水会落入池体中对已在进行净化的污水造成二次污染。所以为了后续项目稳定运行项目设计施工阶段要考虑清洗机器人的应用，提高后期运营效率。

部分项目案例

公司介绍

永光新能源成立于2016年4月，拥有永光设计咨询(高新技术企业)、华矩检测(高新技术企业)、永光农业、佛山能投4家全资子公司，及珠海分院、华东分院、华北分院3家下属分公司。公司具有工程咨询甲级级资质、电力行业(新能源、送电、变电)设计乙级资质、电力工程施工总承包三级资质、承装修试电力设施资质(四级)，并申请及授权五十余项发明和实用新型专利，团队受邀主编、参编国家、地方、团体标准，部分标准已正式发布。公司践行“致力于全球新能源的开发和应用”的使命，积极围绕光伏、储能、风电、充电桩等新能源领域，开展设计、咨询、检测、评估、EPC总承包及自投电站开发等业务，业务遍布全国，未来将走向全世界。

公司自2017年开始参与到“污水厂+光伏“”的设计应用中到目前，公司设计的污水处理厂柔性支架项目数十座，最长稳定运行时间已经超过7年，参与前期可行性研究报告编制和初步设计的污水厂项目150余座。在“污水厂+柔性支架”应用设计领域永光有较强的设计团队和丰富的实际工程设计经验。