最早的漂浮光伏專利是在2008年才申請的。早在2006年，位于法國里爾的漂浮光伏專業(yè)公司Ciel et Terre就開始推動這一想法。
2007年， Napa Valle的葡萄酒生產商Far Niente的一個池塘里出現(xiàn)了一個175KW小型商業(yè)電站，這個電站可以降低能源成本，避免占用土地。在土地上種葡萄樹可以帶來更高的利潤。
第一個正式的漂浮光伏系統(tǒng)于2007年在日本愛知縣建成。隨后，許多國家出現(xiàn)了許多兆瓦級以下的小型電站，尤其是法國、意大利、韓國、西班牙和美國，這些電站主要用于研究和示范。請記住，在這一時期，即使是 "正常 "的太陽能成本也難以維持，只有在慷慨的上網電價和直接補貼下才能實現(xiàn)。
截至目前，非常明顯的是，亞洲將在不久的將來及之后主導漂浮光伏。
我們之所以選擇漂浮光伏，是因為自上個月以來，關于這個新領域的新聞一直沒有停止過。首先是NTPC在NTPC的Simhadri熱電廠水庫中啟用了一個10MW漂浮光伏電站。這個電站輕而易舉的成為了印度此領域現(xiàn)有最大電站，但時間不長。緊接著，Ciel Et Terre公司在西孟加拉邦的Sagardighi舉行了5.4MW電站的落成典禮，這是第一個位于熱電廠的電站。
這還不是全部。當你讀到這個故事時，NTPC可能已經為印度另一個 "最大"的漂浮光伏電站舉行了落成典禮， 這一100MW漂浮光伏電站的一期項目計劃建在特倫甘納邦的Ramagundam。項目原定于5月開工，但由于新冠疫情，現(xiàn)在將分階段開工，每個階段大約15MW，今年年底前完成100MW整體項目。
這個耗資42.3億印度盧比的項目最終將覆蓋服務于Ramagundam熱電廠的水體或水庫。漂浮光伏的成本也在穩(wěn)步下降，北方邦Rihand Dam水庫一處150MW漂浮光伏項目的投標價為3.29印度盧比/kWh，中標方為Shapoorji Pallonji rup和Renew Power公司。(注：該項目后因與地形有關的問題被推遲)。
不僅如此，在全球范圍內，一個60MW電站也在新加坡投運。該電站是目前世界上最大的漂浮電站之一，由Sembcorp Industries公司的一家子公司在一個水庫上建造，占地面積45公頃(111英畝)。在鄰近的印度尼西亞Batam島，新加坡的Sunseap公司也公布了投資逾20億美元建設另一個最高容量為2.3GW的太陽能+儲能電站的計劃。
市場情報公司Transparency Market Research(TMR)在3月份的一份報告中預測，2019年-2027年，漂浮光伏增長強勁，年復合增長率達到43%。TMR還預計，創(chuàng)新和技術進步可以確保漂浮光伏的增長勢頭不會出現(xiàn)放緩。印度和中國等發(fā)展中國家的漂浮光伏電池組件的采用率上升，這會進一步推動增長。在公布了漂浮光伏項目的逾63個國家中，近40個國家已經有一個已投運項目或接近投運項目。
今天，漂浮光伏的實際裝機容量已接近3GW，而整體太陽能裝機容量接近775GW。隨著規(guī)模的擴大和對技術的更深入理解，太陽能的成本仍在下降，漂浮光伏絕對不再是一個未來的選擇，漂浮光伏時代已經到來。
為什么是漂浮光伏?
漂浮光伏的基本優(yōu)勢眾所周知。在人口密度高的地區(qū)，尤其是在可用土地競爭激烈的地區(qū)，可以看到漂浮光伏正在取得進展。東印度就是一個絕佳的例子。關聯(lián)漂浮光伏與為水電建造的大型水庫可以使漂浮光伏靠近現(xiàn)有的電力傳輸基礎設施，或靠近水處理廠等需求中心，這也是推動漂浮光伏開發(fā)的另一項優(yōu)勢。
由于水的冷卻作用和灰塵的減少，漂浮光伏項目在提高能源產出方面具備了明顯優(yōu)勢。以25年的預期壽命計算，這些優(yōu)勢有助于縮小與地面太陽能的初始成本差距，后者的初始成本占比通常為10-15%。
很簡單，漂浮光伏填補了太陽能難以滿足的能源需求。在有些地方，為了安裝地面太陽能，需要獲得大量的土地，這是一個問題。通過與現(xiàn)有資源，例如熱電廠或水電廠的結合，發(fā)電會變得更有效。
就水電站而言，水庫可以在白天的高峰時段減少水力發(fā)電，這時，太陽能就會發(fā)揮作用。首個這類電站于2017年在葡萄牙建成，由EDP安裝。由于產出的增長可以預測，所以到目前為止的反饋都是積極的。從規(guī)模的角度來說，這也意味著更高的電網穩(wěn)定性和可靠性。
美國國家可再生能源實驗室(NREL)估計，全世界有可能結合漂浮光伏和現(xiàn)有水電設施的淡水水庫有近38萬個。當然，全面分析可能會揭示一些由于各種問題而不適合的水庫，例如水位降得很低，甚至在旱季沒有儲水的水庫。但毫無疑問的是，找到建設項目的區(qū)域根本不是問題。潛在發(fā)電量幾乎達到7TW，不容小覷。
一個相對較少討論的利益是較低的運維成本。
Ciet Et terre印度公司總經理Deepak Ushadevi表示，“漂浮光伏的運維成本比地面電站系統(tǒng)要低。因為周圍有水，有大量的水可用于清潔，所以污物較少。使用刷子清潔的傳統(tǒng)方法可以降低運維費用。在工程設計時，應注意電氣設備的防潮問題。”
所有的設備都需要防水并適合用于潮濕的環(huán)境。
印度政府制定了2022年10GW的目標。與100GW的太陽能總目標一樣，這個數字不太可能實現(xiàn)。然而，據估計，印度的漂浮光伏潛力預計會達到280GW。毫無疑問，隨著早期的小型漂浮光伏電站數據和性能記錄的建立，漂浮光伏只會不斷增長。截至目前，印度已經發(fā)布了1.7GW招標。各方一致預計2024-2025年的印度漂浮光伏容量將超過3GW。
就業(yè)，額外的利益?
這是漂浮光伏一個被忽視的方面，它對就業(yè)的影響值得更多關注。以屋頂太陽能為例，每兆瓦屋頂太陽能可以創(chuàng)造三倍于公用事業(yè)太陽能的就業(yè)機會，漂浮光伏也提供了政府喜歡的高質量就業(yè)機會。一項由自然資源保護委員會(NRDC)、能源環(huán)境和水資源委員會(CEEW)以及綠色工作技能委員會(SCGJ)支持的研究表明，漂浮光伏可以比地面太陽能電站創(chuàng)造更多的就業(yè)機會。該研究的主要發(fā)現(xiàn)為：
-一個小型漂浮式光伏(FPV)電站(產能<1MW)直接雇用了58名工人，而一個中等規(guī)模(產能<10MW)的電站在開發(fā)過程中雇用了45人。
- FPV通過浮子、錨和系泊系統(tǒng)等專業(yè)部件制造商以及國內組件制造商產生間接就業(yè)機會。
- 除了地面太陽能作業(yè)所需的機會外，F(xiàn)PV為具有液壓設計、海洋建筑和塑料吹塑技術資質的人員提供了機會。
- 通過為FPV項目設定基于時間的目標，印度政府可以擴大這一行業(yè)的就業(yè)潛力，支持為推動COVID-19經濟復蘇做出的努力，實現(xiàn)巴黎協(xié)定下的氣候目標。
好消息是，像太陽能一樣，無論是組件的單個設備供應商還是像Sungrow這樣的逆變器供應商，印度已經吸引了具備漂浮光伏電站經驗的重要參與者。
陽光電源是除了逆變器之外的漂浮電站浮體結構主要制造商，而華為則是目前全球部分最大的漂浮光伏發(fā)電廠的幕后支持者。印度吸引了法國頭部漂浮光伏專業(yè)公司Ciel Et terre設立子公司。在公司的印度總經理Deepak Ushadevi的領導下，公司已在印度活躍了三年多并在為越來越大的項目做準備。
從其在印度的第一個項目——在科欽國際機場有限公司安裝的452KWp漂浮光伏電站開始，公司最近在西孟加拉邦的Sagardighi熱電廠完工了5.4MWp漂浮光伏電站，在Thoothukudi為南方石化工業(yè)有限公司完工了14.7MWp項目，這是目前印度最大的漂浮光伏項目之一。Ushadevi補充表示，目前，公司正在南印度安裝一個75MWp的巨型項目。
"我們在班加羅爾的總部員工超過了45名，在Kerela制造廠的員工超過了100名。作為印度制造運動的一部分，CIEL&TERRE印度公司的專利Hydrelio浮子產能可以達到每年160MWp。”
漂浮光伏的挑戰(zhàn)
無論是成本、技術還是融資，在漂浮光伏面臨的所有挑戰(zhàn)中，最大的挑戰(zhàn)可能是誰會支持它。地面太陽能電站得到了很多補貼、上網電價支持以及其他更多的支持措施。但是，除了依靠私營部門運行外，漂浮光伏根本無法獲得同樣的“啟動”利益。好消息是，這項技術已經在快速趕上，像成本差異這樣的關鍵問題已經在朝著可管理的方向發(fā)展。
政府之手
就其性質而言，由于大多數相關水體由政府或國有企業(yè)以及其他官方機構控制，漂浮光伏的最大挑戰(zhàn)是官方系統(tǒng)的接受和采用。在一個癡迷于成本的系統(tǒng)中，漂浮光伏所取得的進展是強有力的。從NTPC所做的努力到北方邦(計劃在Rihand大壩上建造200MW漂浮光伏電站)和中央邦(已批準在Omkareshwar大壩上建造600MW漂浮光伏電站)等邦政府的推動，人們已經充分肯定了漂浮光伏的潛力。
NHPC是全印最大的國有水電運營商。像NHPC這樣的重要能源公司或其他較小的國有企業(yè)(如SJVN和一些私營行業(yè)運營商)已對漂浮光伏產生了濃厚的興趣并在推動項目開發(fā)。目前，根據MNRE的超大型可再生能源發(fā)電計劃，NHPC分配到的是特倫甘納邦和奧里薩邦等邦的項目。公司已于2020年7月20日與奧里薩邦簽署了500MW諒解備忘錄。該項目將由NHPC和GEDCOL(印度綠色能源發(fā)展有限公司)的合資公司開發(fā)。2020年12月8日，MNRE已基本批準擬議合資公司根據太陽能電站計劃建設100MW漂浮光伏的方案，正在考慮批準與特倫甘納邦簽訂的500MW諒解備忘錄。
此外，NHPC正在喀拉拉邦開發(fā)50MW漂浮光伏發(fā)電項目，在奧里薩邦開發(fā)140MW太陽能電站。根據與邦節(jié)點機構TSREDCO的合資模式，公司將通過特倫甘納邦計劃在Midmanair大壩的水庫上開發(fā)500MW漂浮光伏項目。
另一家國有企業(yè)煤炭印度有限公司(CIL)也制定了2024年開發(fā)3GW太陽能的計劃。今年5月，公司舉行了一次招標，為其計劃開發(fā)的漂浮光伏電站招募供應商。CIL或借鑒了中國的經驗，在中國，倒塌的煤礦變成湖泊，又被改造為漂浮光伏電站。從安徽省的一個40MW的項目開始，中國為建在廢棄煤礦上的漂浮光伏項目設定了逾1GW的目標。
所有這些官方關注意味著漂浮光伏項目得到了資金充足的公司的支持，甚至愿意接受較低的回報。但是，由于官僚作風和流程問題，出現(xiàn)延誤的風險很大。
質量問題
就其性質而言，漂浮光伏對設計和施工的關注度要求更高。正如Ushadevi所斷言的那樣，只關注成本可能存在風險。"主要的區(qū)別在于，在其他發(fā)達國家，做出選擇的基礎純粹是技術證書、可融資性和聲譽。而在印度，價格是主要依據。在選擇技術時，印度開發(fā)商和EPC公司應該非常謹慎。為了降低風險，開發(fā)商應該致力于尋找優(yōu)質原材料、一流的紫外線穩(wěn)定劑、生產高品質浮子的優(yōu)質機器，關注質保檢查，流程、設計測試和驗證，獲得可靠的解決方案。”
漂浮光伏的系統(tǒng)成本增加了10-15%，增長主要來自漂浮系統(tǒng)所需的漂浮結構、錨定和系泊系統(tǒng)。開發(fā)成本已經在下降。漂浮系統(tǒng)帶來了與錨定和系泊有關的特定挑戰(zhàn)，可能的水位變化、水庫的床層類型、深度以及強風和海浪等極端天氣情況都會增加工程和建設成本。
近水也意味著要比在陸地上更注意電纜管理和絕緣測試，特別是當電纜與水接觸時。另一個因素是，漂浮光伏電站的移動部件會受到持續(xù)的摩擦壓力和機械壓力。設計和維護不當的系統(tǒng)可能會出現(xiàn)災難性的故障。漂浮裝置也會因潮濕而面臨失效和腐蝕的風險，特別是在更具侵蝕性的沿海環(huán)境中。應采用適當的質量標準選擇能在惡劣的環(huán)境中運行25年的光伏組件。錨定的作用是分散風和海浪產生的負荷，盡量減少太陽能島的移動，避免出現(xiàn)在風暴中撞到岸邊或被吹走的風險。必須進行廣泛的技術研究，評估合適的島嶼和錨定設計、整體技術可行性以及項目商業(yè)可行性。
長期預測
NREL估計，全球有379068個淡水水電水庫可以與現(xiàn)有水電站一起容納漂浮光伏電站。在一年中的部分時間，一些水庫可能是干涸的，或者可能在其他方面不適合建設漂浮光伏，所以在實施項目之前，需要更多的選址數據。漂浮光伏的最大好處是不占用寶貴的土地空間，這對印度具有越來越高的重要性。我們已經看到，太陽能電站之間的土地沖突以及與牧地、印度大鴇的棲息地相關的問題對一些項目產生了影響。涉及到在水電項目水庫上建設漂浮光伏時，增加的發(fā)電量實際上可能有助于避免一些已規(guī)劃水電項目的問題。NTPC位于Uttarakhand的Chamoli區(qū)的Tapovan項目就是一個例子，該項目最近因山洪暴發(fā)而遭受了大面積破壞。這一項目比計劃晚了10多年，成本達到最初預計的5倍以上，這一規(guī)劃的河流項目發(fā)電量可以通過公司的許多在運水庫漂浮光伏項目輕松實現(xiàn)。
Ciel Et Terre的Ushadevi斷言："由于土地稀缺，土地征用的法律問題和糾紛以及征用的無限延遲，漂浮光伏成為完美的解決方案?？紤]到水的稀缺性、水的蒸發(fā)問題、土地問題，還有大量水體可用的積極一面，我們非?？隙ǖ氖牵《葘ζ」夥男枨蠼K于到來。我們相信，漂浮解決方案將成為光伏行業(yè)的主要推動力量之一，我們的目標是在未來2-3年，在印度開發(fā)1GW Hydrelio技術解決方案。”
為了說明觀點，他引用了西孟加拉邦的例子。“過去，我們研究了西孟加拉邦的很多項目，認為西孟加拉邦具備了開發(fā)光伏項目的巨大潛力。包括水壩、灌溉或水處理池塘在內，西孟加拉邦有許多類型的水體。這些都是漂浮項目的理想選擇?？畹那闆r也是如此，那里有大量的水體。”
雖然到目前為止，所有的項目都建在淡水或圈養(yǎng)池塘上，但并不是說在海洋里就完全沒有可能。Ciel Terre臺灣公司最近啟動了88MWp的 Changbin項目，這是最大的此類海水項目。這需要公司與Principia展開合作。Principia是一家頭部離岸公司，公司制定并實施具有成本效益的解決方案以及進行風力和波浪綜合設計。
值得注意的是，即使是最積極的參與方也很早就呼吁，不要在天然湖泊和其他水體上建造這些電站。這些公司表示，不要在沒有漂浮光伏長期經驗的情況下冒險，這會對項目造成影響。同時，也要避免與漁民生計發(fā)生沖突。用漂浮物覆蓋天然池塘意味著可供藻類生長的陽光減少，這會減少藻類的繁殖。由于水體的很大一部分將被漂浮光伏電站覆蓋或遮擋，預計蒸發(fā)量會減少。光和熱預計都會減少，水庫的水生生物需要取得新的平衡。我們更喜歡利用人工水體，因為它對水生生物的影響較小。
結論
如果考慮到使用這種技術建造的大型電站的年份，那么可以發(fā)現(xiàn)，漂浮光伏在很短的時間內已經走了很長的路。這意味著在做出大型假設和預測之前，我們要保持謹慎，但看起來，這是一個可以填補太陽能發(fā)電重要空白的方案。同時會節(jié)省土地，甚至令水庫提供更多的收益。當許多水電項目的購電價格超過3.5盧比/kWh，甚至超過6盧比的時候，有充分的理由反駁因成本而反對漂浮光伏的觀點。
集中精力學習漂浮光伏最初取得的成功經驗就會發(fā)現(xiàn)，與水電相比，漂浮光伏對環(huán)境的破壞性可能更小，坦率的說，水電近年來在印度的表現(xiàn)不盡如人意。屋頂太陽能雖然有高額補貼，但效果不佳。與主流太陽能一樣，政府也需要確保漂浮光伏不會走屋頂太陽能的老路。為了確保項目取得實際進展，需要緊急解決缺乏水體深度評估、地形測深數據問題以及其他技術和環(huán)境問題。Rihand大型水壩項目的命運就是一個例子，由于人們對那里的地形了解有限，缺乏信息，導致項目陷入困境。
漂浮光伏也為全印各邦，特別是印度東部各邦提供了真正的機會，這些地區(qū)得以安裝一些真正重要的太陽能項目。
