“光伏+污水處理廠”模式，建設(shè)和應(yīng)用可能要提速了！
一、國家多部門出臺(tái)文件 鼓勵(lì)推廣“光伏+污水廠”模式
7月3日，國家發(fā)改委、住建部兩部門發(fā)布關(guān)于開展污水處理綠色低碳標(biāo)桿廠遴選工作的通知，文件提出：采取“遴選一批、新改擴(kuò)建一批”的方式，2025年底前，建成100座能源資源高效循環(huán)利用的污水處理綠色低碳標(biāo)桿廠。
《環(huán)保水圈》注意到，無論是遴選的綠色低碳標(biāo)桿廠還是新改擴(kuò)建的污水處理標(biāo)桿廠，都不約而同提到了“光伏+污水廠”模式。
◎ 對(duì)于已經(jīng)建成、運(yùn)行良好的污水處理廠申請(qǐng)“遴選標(biāo)桿廠”，提出要求：
結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，鼓勵(lì)開展服務(wù)范圍內(nèi)實(shí)行“廠—網(wǎng)—河（湖）”一體化專業(yè)化運(yùn)行維護(hù)，建立污水處理服務(wù)費(fèi)與污水處理廠進(jìn)水污染物濃度、污染物削減量、出水水質(zhì)、污泥無害化穩(wěn)定化處理效果掛鉤的按效付費(fèi)機(jī)制，將光伏發(fā)電、沼氣發(fā)電等綠色電力納入電網(wǎng)企業(yè)保障性收購范圍等多方面的探索和實(shí)踐，并總結(jié)提煉特色做法。
◎ 對(duì)于新改擴(kuò)建污水處理廠對(duì)標(biāo)遴選出的標(biāo)桿廠，提出要求：
加強(qiáng)污水源熱泵和光伏發(fā)電的能量回收。推廣污水源熱泵技術(shù)，對(duì)廠內(nèi)及周邊區(qū)域供暖供冷，在光照資源豐富地區(qū)穩(wěn)妥推廣“光伏+”模式，適時(shí)布局智能微電網(wǎng)、新型儲(chǔ)能設(shè)施，推動(dòng)積極參與綠證交易。
值得注意的是，上述文件發(fā)布的主要目的是，落實(shí)去年年底生態(tài)環(huán)境部等三部門重磅發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)污水處理減污降碳協(xié)同增效的實(shí)施意見》，而該文件第三章“加強(qiáng)污水處理節(jié)能降耗”中，早早就提到了“光伏+污水廠”模式：
事實(shí)上，此前數(shù)年國家陸續(xù)出臺(tái)過一些關(guān)于“光伏+污水廠”政策和文件，當(dāng)時(shí)不成系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)環(huán)保人士普遍持觀望態(tài)度，對(duì)該模式的應(yīng)用也褒貶不一。
例如，2022年4月，國家鼓勵(lì)污水處理企業(yè)綜合利用場地空間，采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目；2022年9月：國家鼓勵(lì)推廣“光伏+”模式，在廠區(qū)屋頂布置太陽能發(fā)電設(shè)施......
現(xiàn)在看來，基于雙碳目標(biāo)，對(duì)于“光伏+污水廠”模式的建成和應(yīng)用，國家層面的態(tài)度是不言而喻。
不出意外，這一次，“光伏+污水廠”模式的建設(shè)和應(yīng)用，可能要提速了！
二、越來越多的“光伏+水務(wù)” 應(yīng)用形式已建成
“光伏+污水廠”模式的出現(xiàn)，顯而易見給污水處理行業(yè)的減污降碳協(xié)同增效方面注入新鮮動(dòng)力，也給環(huán)保企業(yè)帶來全新發(fā)展機(jī)遇。
與此同時(shí)，該模式也存在諸多問題。
在“光伏+污水廠”項(xiàng)目的建設(shè)過程中，常常存在場地限制多（污水廠水池橫跨長、地下管線多、障礙物高等）、投資回報(bào)率不達(dá)預(yù)期、組件支架匹配性差、施工運(yùn)維困難等諸多痛點(diǎn)，導(dǎo)致“光伏+污水廠”項(xiàng)目并未能大規(guī)模落地。
此外，除了污水廠模式，越來越多“光伏+水務(wù)”的延伸模式也開始出現(xiàn)并建成應(yīng)用。根據(jù)水務(wù)特點(diǎn)和實(shí)際需求，目前主要有以下幾種發(fā)展模式：
◎ 屋頂光伏系統(tǒng)
在污水處理設(shè)施的屋頂安裝光伏板是最常見的應(yīng)用方式。這些設(shè)施通常擁有大面積的屋頂空間，且遮擋物較少，非常適合建設(shè)光伏系統(tǒng)。
王小郢污水處理廠超級(jí)光伏電站
2018年8月，王小郢污水處理廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目正式并網(wǎng)發(fā)電，為安徽省首家建成投產(chǎn)的污水處理廠光伏項(xiàng)目。
該項(xiàng)目利用廠區(qū)氧化溝和沉淀池上方空間排布光伏組件，裝機(jī)容量達(dá)10.8MW，采用單晶285W組件。占用空間面積約11萬平方米。并網(wǎng)電壓等級(jí)為10kV，項(xiàng)目分兩個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)接至廠區(qū)內(nèi)10kV配電室。每年可提供約1200萬度光伏電，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，其中90%以上可被污水處理廠就地消納。
北湖污水處理廠光伏電站
2022年11月，國內(nèi)最大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目北湖污水處理廠光伏電站實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)運(yùn)行。
北湖污水處理廠光伏電站｜圖源：網(wǎng)絡(luò)
光伏電站一期現(xiàn)有建筑物屋面光伏裝機(jī)規(guī)模約1.46016兆瓦，占地約1.5萬平方米；一期現(xiàn)有構(gòu)筑物（二沉池、生物池等）上方大跨越柔性支架光伏裝機(jī)規(guī)模約22.26744兆瓦，占地約16.67萬平方米。
廠區(qū)共計(jì)安裝54000余塊光伏板，電站采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，預(yù)計(jì)未來25年運(yùn)營期內(nèi)每年可發(fā)電約2200萬度，全部用于污水處理廠的生產(chǎn)，減少對(duì)傳統(tǒng)電力的依賴。
◎ 水面光伏系統(tǒng)
在水庫、湖泊等水面建設(shè)樁基固定式或漂浮式光伏電站。一般來說，在水深小于等于3米的淺水區(qū)，可采用樁基固定式；在水深大于3米的深水區(qū)，徑流穩(wěn)定、水位變化一般小于6米時(shí)，可采用漂浮式。水面光伏系統(tǒng)不僅利用了水面空間，還能減少光伏板表面的溫度，提高發(fā)電效率。
華能德州丁莊水面光伏發(fā)電項(xiàng)目
2021年12月，華能德州丁莊水面光伏發(fā)電二期項(xiàng)目120兆瓦全容量順利并網(wǎng)發(fā)電。加上前期項(xiàng)目一期200兆瓦已經(jīng)全容量并網(wǎng)發(fā)電，總裝機(jī)容量達(dá)到320兆瓦，為全球單體容量最大的水上漂浮式光伏電站。
該項(xiàng)目由81個(gè)超大型光伏矩陣構(gòu)成，每個(gè)發(fā)電單元由8000多塊1米多的光伏板鏈接構(gòu)成光伏矩陣，共計(jì)66萬塊光伏板，總面積達(dá)7000余畝。
與傳統(tǒng)陸地光伏相比，華能德州丁莊水面光伏發(fā)電項(xiàng)目每年減少蒸發(fā)量300萬平方米，相當(dāng)于2個(gè)大明湖的蓄水量。同時(shí)利用水面冬暖夏涼的特點(diǎn)，發(fā)電效率能夠提升10％到15%。每天的發(fā)電量約為165萬度，相當(dāng)于能夠滿足50家中型企業(yè)每天的用電量。
◎ 海上光伏系統(tǒng)
在海面上建立的光伏電站，利用海洋資源進(jìn)行發(fā)電。目前主要以灘涂光伏和近岸光伏為主，水深一般不超過50米。海上光伏電站具有發(fā)電量高、土地占用少、易與其他產(chǎn)業(yè)相結(jié)合等特點(diǎn)。
中廣核招遠(yuǎn)海上光伏項(xiàng)目
2024年7月2日，中廣核招遠(yuǎn)海上光伏項(xiàng)目在山東煙臺(tái)正式并網(wǎng)發(fā)電，該項(xiàng)目也是全國首座集中式海上光伏項(xiàng)目。
中廣核招遠(yuǎn)海上光伏項(xiàng)目現(xiàn)場｜圖源：國網(wǎng)山東電力官網(wǎng)
該項(xiàng)目位于山東省萊州灣海域，總用海面積約6.44平方公里，規(guī)劃容量40萬千瓦，首批并網(wǎng)1.2萬千瓦，是全國首個(gè)大規(guī)模近海樁基固定式海上光伏項(xiàng)目。項(xiàng)目全部投運(yùn)后預(yù)計(jì)年平均發(fā)電量6.9億千瓦時(shí)，可滿足約40萬戶家庭一年的用電需求。
◎ 光伏泵站
將光伏系統(tǒng)與泵站相結(jié)合，利用光伏發(fā)電驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)行，是“光伏+水務(wù)”的又一重要應(yīng)用，這種模式在偏遠(yuǎn)地區(qū)或缺乏穩(wěn)定電力供應(yīng)的地方尤為適用。
宣威市西澤河光伏提水項(xiàng)目，充分利用當(dāng)?shù)刎S富的日照資源，采用從水量足水質(zhì)好、年流量達(dá)3.06億立方米的老橋村西澤河段，以光伏提灌的新模式替代傳統(tǒng)機(jī)電泵站灌溉模式，建成后日供水可達(dá)1.5萬立方米，年平均提水量可達(dá)280萬立方米以上。
攀枝花市迤沙拉太陽能光儲(chǔ)泵站，既用光伏又用儲(chǔ)能，統(tǒng)籌新建泵站和管道系統(tǒng)，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)揚(yáng)程1050米，裝機(jī)容量1111千瓦，提水泵站日均提水量達(dá)852立方米、年供水量31余萬立方米。
◎ 綜合能源管理系統(tǒng)
將光伏發(fā)電與其他可再生能源（如風(fēng)能、儲(chǔ)能等）以及智能控制系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)建綜合能源管理系統(tǒng)，是光伏+水務(wù)的更高層次應(yīng)用。這種系統(tǒng)可以根據(jù)水務(wù)設(shè)施的實(shí)時(shí)用電需求調(diào)整能源供應(yīng)策略，實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用。
三、結(jié)語
總的來說，無論是“光伏+污水廠”模式還是其他“光伏+水務(wù)”模式，都可以降低電力成本開支，減少污水處理成本，而且還可以減少碳排放，緩解城市的環(huán)保壓力。
雖然該種模式當(dāng)前還存在較多不確定因素，導(dǎo)致投資回收期較長，但是從整個(gè)運(yùn)營周期來看，投資是可行的，發(fā)展?jié)摿Υ?，可在全國日照條件較好地區(qū)推廣實(shí)施。
這也印證了國家鼓勵(lì)推廣“光伏+污水廠”的前提，即“在光照資源豐富地區(qū)推廣‘光伏+’模式”。
當(dāng)然，大家也不能過于樂觀，污水廠的電力供應(yīng)自給自足，電力費(fèi)用支出是降低了，但還存在著不少后續(xù)難題。
比如在已建污水處理廠實(shí)施光伏發(fā)電系統(tǒng)存在基礎(chǔ)建設(shè)和安裝成本高、對(duì)建筑器材的防腐蝕要求高及光伏組件質(zhì)量、報(bào)廢光伏組件的處理處置等等。
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