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目前,水上光伏电站在水资源丰富地区发展势头强劲,而在干旱、半干旱区还未涉及该领域。干旱、半干旱区气候特征鲜明,具有光能资源丰富、降水量少、蒸发损失大的特点,为在干旱、半干旱地区因地制宜发展水上光伏系统,本文提出将光伏发电技术与平原水库防蒸发节水技术相结合,形成集“产能”、“节水”、“控盐”为一体的干旱区水上光伏发电新模式,并通过理论分析与现场试验对新模式结构形式与综合效益进行了研究,主要结论如下:
(1)现场试验结果表明:按照干旱区水上光伏电站新模式结构形式布置,在水面覆盖1m2苯板、PVC(聚氯乙烯)浮板以及PE(聚乙烯)浮球年节水效率分别为94.19%、95.20%和83.41%。苯板节水效率仅次于PVC浮板,且苯板投资回收期最短,最终选用苯板作为干旱区水上光伏电站新模式的防蒸发材料。
(2)水面全覆盖苯板之后,由于水体蒸发量的减小,水体含盐量会降低27.88%,且由于苯板的覆盖阻挡了沙尘等落入水中,在水面覆盖苯板也起到净化水质的作用。
(3)干旱区水上光伏发电新模式具有较好的发电效益。在多年平均太阳能辐射总量为5943.53MJ/m2的地区,按照干旱区水上光伏电站新模式建设一座装机容量为10MW的漂浮式水上光伏电站,在25年运营期内发电总量为30606.02万kW·h,每年平均发电量约为1224.2万kW·h。
(4)干旱区水上光伏发电新模式具有较好的环境效益及社会效益。每年拟节约4774.536吨煤,减少CO2约12413.79吨、SO2约40.584吨、NOx约35.332吨、粉煤灰约658.89吨。同时,每年可产生CO2、SO2、NOx、粉煤灰环境价值分别为285.517万元、243.504万元、282.656万元、79.07万元;年均节水量为27.36万m3。并且有助于改善我国的能源结构,缓解干旱、半干旱区生态缺水现状,提高当地居民生活质量,提升当地农作物产量,促进干旱、半干旱地区的经济发展。
(1)现场试验结果表明:按照干旱区水上光伏电站新模式结构形式布置,在水面覆盖1m2苯板、PVC(聚氯乙烯)浮板以及PE(聚乙烯)浮球年节水效率分别为94.19%、95.20%和83.41%。苯板节水效率仅次于PVC浮板,且苯板投资回收期最短,最终选用苯板作为干旱区水上光伏电站新模式的防蒸发材料。
(2)水面全覆盖苯板之后,由于水体蒸发量的减小,水体含盐量会降低27.88%,且由于苯板的覆盖阻挡了沙尘等落入水中,在水面覆盖苯板也起到净化水质的作用。
(3)干旱区水上光伏发电新模式具有较好的发电效益。在多年平均太阳能辐射总量为5943.53MJ/m2的地区,按照干旱区水上光伏电站新模式建设一座装机容量为10MW的漂浮式水上光伏电站,在25年运营期内发电总量为30606.02万kW·h,每年平均发电量约为1224.2万kW·h。
(4)干旱区水上光伏发电新模式具有较好的环境效益及社会效益。每年拟节约4774.536吨煤,减少CO2约12413.79吨、SO2约40.584吨、NOx约35.332吨、粉煤灰约658.89吨。同时,每年可产生CO2、SO2、NOx、粉煤灰环境价值分别为285.517万元、243.504万元、282.656万元、79.07万元;年均节水量为27.36万m3。并且有助于改善我国的能源结构,缓解干旱、半干旱区生态缺水现状,提高当地居民生活质量,提升当地农作物产量,促进干旱、半干旱地区的经济发展。