漁光互補光伏電站的發展與應用

姜欣蔚 馬春雷

摘?要：隨著經濟的快速發展，人類對能源的需求量也越來越大。隨著光伏技術的發展成熟，傳統光伏電站由于需要長期占用土地等原因，發展比較困難，而“光伏+”的新型設計模式逐漸得到人們的認可。本文研究了漁光互補光伏電站的發展現狀，分析了其在應用過程中的一些問題。

關鍵詞：新能源;漁光互補;并網發電

1 概述

能源是國家經濟發展的命脈。由于傳統化石能源無節制的開采利用已面臨枯竭危機，在使用化石能源的過程之中，又會產生大量的溫室氣體和有害氣體，造成環境的惡化和生態系統失衡等一系列的嚴重問題。在人類意識到氣候變化帶來一系列嚴重后果后，開始尋求緩解和解決氣候變化的辦法。

作為可再生能源的重要組成部分，太陽能因其分布廣泛、資源豐富、取之不盡用之不竭的顯著特點，成為最具開發潛力的清潔能源。[1]為更好的利用太陽能資源，人們從上個世紀就開始了對太陽能光伏發電技術的研究，時至今日，太陽能光伏發電技術已日趨成熟，成本也得到大幅度的降低。[2]因此，世界各國都在大力推廣光伏發電技術。傳統光伏系統的建設需要長時間占用大量的土地資源，面對我國人口密度大、人均土地面積少的基本國情，地面光伏電站的發展受到了限制。而我國中、東部具有廣闊的水面資源，特別是作為我國水產養殖業最發達的江蘇地區，水產養殖面積位居全國第三位，具有發展漁光互補光伏系統的潛力。如果將光伏系統與漁業合理的結合起來，不僅能夠緩解國家緊張的能源需求，提高土地利用率，增加農民收益，還能達到環境保護的效果。

2 漁光互補光伏電站的發展與應用現狀

目前市場上光伏系統分為并網系統、離網系統、并離網一體系統三種常見模式。由于離網系統和并離網一體系統都需要配備蓄電池作為儲能裝置，而蓄電池使用壽命相對較短，使用費用較高，且離網光伏系統沒有國家相應的電價補貼，用戶投資回本周期長，在市場競爭中缺少有力的競爭優勢，因此很難得到大規模發展。并網系統是目前光伏系統發展的主要模式。但在并網光伏系統中，傳統地面光伏電站需要長時間占用大量的土地資源，土地用途過于單一，空間的利用率相對較低，面對我國中、東部人口密度大、土地資源匱乏的特點，大型地面光伏電站建設很難有較大的發展。2014年9月2日，國家能源局發布的《關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》中提到，應因地制宜利用灘涂、魚塘、湖泊等建設就地消納的分布式光伏電站。[3]由此給分布式光伏電站的發展拓寬了道路，“光伏+”的發展理念得到了人們的認可，在市場上掀起了一場分布式光伏熱。我國中、東部擁有大面積的水面資源，水系發達，如果在養殖水面上建設光伏系統，形成“上可發電、下可養魚”的創新發展模式，既能充分利用空間、節約土地資源，又能利用光伏發電站調節養殖環境，增加農民收入。[4]漁光互補光伏技術在國外已有成熟的應用，特別在日本已經形成比較成熟的水面光伏產業鏈條。而我國漁光互補光伏系統的設計與應用起步相對較晚，自2015年才相繼設計實施小型水面光伏電站項目。為了推動漁光互補光伏系統的發展，2016年國家能源局實施“光伏領跑者”基地規劃，將兩淮地區采煤沉陷區規劃建設3.2GW的水面光伏電站，給漁光互補光伏系統的規劃起到引導、示范作用。漁光互補光伏系統必將成為光伏系統發展的新突破口。目前，漁光互補光伏系統按照基礎固定模式可分為樁基固定式和水面漂浮式兩種。其中樁基礎固定適合深度比較淺的水域，再在樁基礎上設計固定光伏支架，完成系統設計要求，技術成熟，施工簡單。水面漂浮式適合在較深的水域使用，利用鋼結構將特制的塑料浮箱或浮筒連接在一起，組成一個漂浮的平臺，再在平臺上安裝光伏支架以滿足系統設計要求，用纜繩固定在岸邊或使用錨沉于水底進行固定，該技術也比較成熟。[5]

在水面上建設光伏電站，可有效為水面遮擋陽光，減少水汽蒸發，防止水藻的大面積繁殖，提高水產養殖效益;同時，溫度相對較低、通風條件較好的水面環境，又能有效降低光伏組件的表面溫度，提高發電效率。但漁光互補光伏系統同樣面臨一些問題，尤其在組件方面。由于水面高溫、高濕 甚至高鹽的環境容易產生大量的水汽和鹽霧，而傳統光伏組件的TPT背板無法長時間100%的隔絕水汽，使得EVA材料無法100%絕緣。水汽一旦進入到組件，EVA將會發生水解，其水解產物含有醋酸。醋酸會腐蝕太陽能電池上的主副柵線、焊帶等，導致組件泄露電流增大，造成組件表面電勢誘導衰減效應（PID效應），使電池組件功率急劇衰減，減少發電量。[6]而雙玻組件舍棄了傳統光伏組件的鋁合金邊框設計，并使用鋼化玻璃替代TPT作為組件背板，可以完全阻隔水汽的進入，使導致PID效應發生的電場無法建立，大大降低PID衰減的可能性。同時沒有鋁合金邊框的雙玻組件，清洗起來更加方便，減少了組件表面積灰對系統功率的影響，有利于提高發電量。

3 結論與展望

漁光互補光伏電站在增加農民收益的同時，又能緩解電網的壓力，減少傳統火電的比重，減少污染物質的排放，對環境的改善起到很好的促進作用。在空曠的魚塘上面建設光伏電站，在發電的同時不影響魚塘的正常收益，充分發揮土地效益，符合我國未來光伏發展的趨勢。

不過，我國漁光互補光伏系統近幾年才剛剛興起，許多技術問題還有待解決。例如：

（1）系統在高溫、高濕、高鹽環境下，鋼結構、塑料浮體壽命較短，需尋找一種方法或材料來延遲支架結構的壽命。

（2）系統在水面環境的工作效率需進一步提升。在今后的工作中，我們將針對漁光互補光伏系統的效率和壽命問題深入研究，進一步推動我國光伏事業的發展。

參考文獻：

[1]蒲鵬鵬.小功率光伏并網發電系統控制策略研究[D].河南理工大學，2012.

[2]吳小翠.高溫太陽能吸收器的優化設計[D].南京航空航天大學，2014.

[3]趙軼潔.探索“漁光互補”發展光伏農業——以鄂州20MWp農業光伏科技示范園為例[J].安徽農業科學，2015，43（22）：360-362.

[4]劉漢元.“漁光互補”在江蘇地區發展前景及應用思考[J].當代畜牧，2014（32）：100-101.

[5]趙宇航.爭奪水面資源[J].中國能源，2016（3）：60-63.

[6]龔鐵裕.解決光伏電站組件的抗潛在電勢誘導衰減效應的方法[J].電力與能源，2014（4）：128-130.