在極端寒冷的氣候條件下，漂浮式光伏系統(tǒng)會面臨什么問題？而光伏電站是如何應(yīng)對這些不利條件背后的風(fēng)險的？陽光水面光伏（Sungrow Floating）在黑龍江省巴彥縣的一個湖面上建造的500KW的浮動光伏電站為我們提供了更多關(guān)于設(shè)計和運(yùn)行方面的信息。
圖片：一個位于黑龍江省哈爾濱市巴彥縣極寒地區(qū)的漂浮光伏電站。來源：陽光電源
巴彥縣的冬季氣溫可達(dá)零下20℃，這個500KW的漂浮電站大約覆蓋了湖泊90%的水面。陽光水面光伏系統(tǒng)解決方案部的王經(jīng)理在接受采訪時表示，“這個湖泊位于中國東北地區(qū)，一個年度冰期會從11月延續(xù)到次年3月，湖面每年大約會有4個月的結(jié)冰時間。
他指出，冰層較厚處可能會發(fā)生局部冰層擠壓隆起現(xiàn)象，而漂浮光伏系統(tǒng)則被固定在冰層的表面。在極寒地區(qū)，人們通常在溫度達(dá)到冰點(diǎn)之前安裝錨固結(jié)構(gòu)。“如果在特殊情況下需要在結(jié)冰期安裝，要先采用對應(yīng)的破冰方案，將冰去除后再動工。”同時，在錨固系統(tǒng)的設(shè)計中還應(yīng)考慮浮冰和凍脹對漂浮陣列的影響。
使用混凝土樁或重力錨作為水底錨固材料時，還需要考慮混凝土的抗凍脹能力，采用岸錨時則需要考慮冰凍對于錨體的擠壓上浮效應(yīng)，這些與非冰凍區(qū)域的錨固系統(tǒng)是有所區(qū)別的。
王經(jīng)理還強(qiáng)調(diào)，極寒地區(qū)常伴隨高雪荷載、錨固材料的特殊性、施工效率相對較慢等情況，確實(shí)相對常規(guī)漂浮項目的成本會更高。他補(bǔ)充說，“那么對于浮體系統(tǒng)的技術(shù)要求就顯得更為重要了。”例如，設(shè)計時要考慮更大的浮重比，浮體可以根據(jù)區(qū)域的雪荷載差異做到靈活調(diào)整。他指出，浮體數(shù)量可依據(jù)當(dāng)?shù)氐难┹d荷增加或者減少，實(shí)現(xiàn)單位面積內(nèi)的的浮力可調(diào)，從而做到系統(tǒng)成本最優(yōu)。
陽光水面光伏表示，其產(chǎn)品符合極寒和冰凍地區(qū)的關(guān)鍵要求。“產(chǎn)品材料需要能抵抗極端低溫，從而不會發(fā)生脆性開裂或斷裂。”同時結(jié)構(gòu)設(shè)計還要考慮凍脹的影響，“這意味著整個陣列結(jié)構(gòu)需要有足夠的強(qiáng)度抵抗冰凍，并且要經(jīng)過一系列的冰凍測試以及高低溫循環(huán)測試驗(yàn)證。”
此外，所選部件還需要具備抵抗大雪載的能力并考慮足夠的安全浮力。“最后，錨定系統(tǒng)方面，需要考慮浮冰對于陣列的沖擊荷載，以及冰期錨固施工安全和臨時錨固措施，確保漂浮系統(tǒng)不會產(chǎn)生故障和事故破壞。”王經(jīng)理解釋說。
王經(jīng)理還指出，結(jié)冰期的低溫會增加漂浮光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。巴彥縣地區(qū)的漂浮電站于2018年投入使用，總水面面積為5000平方米，是一個窯廠廢棄坑形成的池塘。電站中采用的是275W和315W的光伏組件以及陽光電源SG80ktl逆變器。
信息來源: PV Magazine, Sungrow Floating
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