“光伏+污水處理廠”模式，建設和應用可能要提速了！
一、國家多部門出臺文件 鼓勵推廣“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)布關于開展污水處理綠色低碳標桿廠遴選工作的通知，文件提出：采取“遴選一批、新改擴建一批”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桿廠。
《環(huán)保水圈》注意到，無論是遴選的綠色低碳標桿廠還是新改擴建的污水處理標桿廠，都不約而同提到了“光伏+污水廠”模式。
◎ 對于已經(jīng)建成、運行良好的污水處理廠申請“遴選標桿廠”，提出要求：
結合當?shù)貙嶋H，鼓勵開展服務范圍內實行“廠—網(wǎng)—河（湖）”一體化專業(yè)化運行維護，建立污水處理服務費與污水處理廠進水污染物濃度、污染物削減量、出水水質、污泥無害化穩(wěn)定化處理效果掛鉤的按效付費機制，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踐，并總結提煉特色做法。
◎ 對于新改擴建污水處理廠對標遴選出的標桿廠，提出要求：
加強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，對廠內及周邊區(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，適時布局智能微電網(wǎng)、新型儲能設施，推動積極參與綠證交易。
值得注意的是，上述文件發(fā)布的主要目的是，落實去年年底生態(tài)環(huán)境部等三部門重磅發(fā)布的《關于推進污水處理減污降碳協(xié)同增效的實施意見》，而該文件第三章“加強污水處理節(jié)能降耗”中，早早就提到了“光伏+污水廠”模式：
事實上，此前數(shù)年國家陸續(xù)出臺過一些關于“光伏+污水廠”政策和文件，當時不成系統(tǒng)，業(yè)內環(huán)保人士普遍持觀望態(tài)度，對該模式的應用也褒貶不一。
例如，2022年4月，國家鼓勵污水處理企業(yè)綜合利用場地空間，采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式建設光伏發(fā)電項目；2022年9月：國家鼓勵推廣“光伏+”模式，在廠區(qū)屋頂布置太陽能發(fā)電設施......
現(xiàn)在看來，基于雙碳目標，對于“光伏+污水廠”模式的建成和應用，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”模式的建設和應用，可能要提速了！
二、越來越多的“光伏+水務” 應用形式已建成
“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力，也給環(huán)保企業(yè)帶來全新發(fā)展機遇。
與此同時，該模式也存在諸多問題。
在“光伏+污水廠”項目的建設過程中，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）、投資回報率不達預期、組件支架匹配性差、施工運維困難等諸多痛點，導致“光伏+污水廠”項目并未能大規(guī)模落地。
此外，除了污水廠模式，越來越多“光伏+水務”的延伸模式也開始出現(xiàn)并建成應用。根據(jù)水務特點和實際需求，目前主要有以下幾種發(fā)展模式：
◎ 屋頂光伏系統(tǒng)
在污水處理設施的屋頂安裝光伏板是最常見的應用方式。這些設施通常擁有大面積的屋頂空間，且遮擋物較少，非常適合建設光伏系統(tǒng)。
王小郢污水處理廠超級光伏電站
2018年8月，王小郢污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目正式并網(wǎng)發(fā)電，為安徽省首家建成投產的污水處理廠光伏項目。
該項目利用廠區(qū)氧化溝和沉淀池上方空間排布光伏組件，裝機容量達10.8MW，采用單晶285W組件。占用空間面積約11萬平方米。并網(wǎng)電壓等級為10kV，項目分兩個并網(wǎng)點接至廠區(qū)內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，國內最大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目北湖污水處理廠光伏電站實現(xiàn)全容量并網(wǎng)運行。
北湖污水處理廠光伏電站｜圖源：網(wǎng)絡
光伏電站一期現(xiàn)有建筑物屋面光伏裝機規(guī)模約1.46016兆瓦，占地約1.5萬平方米；一期現(xiàn)有構筑物（二沉池、生物池等）上方大跨越柔性支架光伏裝機規(guī)模約22.26744兆瓦，占地約16.67萬平方米。
廠區(qū)共計安裝54000余塊光伏板，電站采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，預計未來25年運營期內每年可發(fā)電約2200萬度，全部用于污水處理廠的生產，減少對傳統(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，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)電項目
2021年12月，華能德州丁莊水面光伏發(fā)電二期項目120兆瓦全容量順利并網(wǎng)發(fā)電。加上前期項目一期200兆瓦已經(jīng)全容量并網(wǎng)發(fā)電，總裝機容量達到320兆瓦，為全球單體容量最大的水上漂浮式光伏電站。
該項目由81個超大型光伏矩陣構成，每個發(fā)電單元由8000多塊1米多的光伏板鏈接構成光伏矩陣，共計66萬塊光伏板，總面積達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)電項目每年減少蒸發(fā)量300萬平方米，相當于2個大明湖的蓄水量。同時利用水面冬暖夏涼的特點，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、易與其他產業(yè)相結合等特點。
中廣核招遠海上光伏項目
2024年7月2日，中廣核招遠海上光伏項目在山東煙臺正式并網(wǎng)發(fā)電，該項目也是全國首座集中式海上光伏項目。
中廣核招遠海上光伏項目現(xiàn)場｜圖源：國網(wǎng)山東電力官網(wǎng)
該項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，是全國首個大規(guī)模近海樁基固定式海上光伏項目。項目全部投運后預計年平均發(fā)電量6.9億千瓦時，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)與泵站相結合，利用光伏發(fā)電驅動水泵運行，是“光伏+水務”的又一重要應用，這種模式在偏遠地區(qū)或缺乏穩(wěn)定電力供應的地方尤為適用。
宣威市西澤河光伏提水項目，充分利用當?shù)刎S富的日照資源，采用從水量足水質好、年流量達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)機電泵站灌溉模式，建成后日供水可達1.5萬立方米，年平均提水量可達280萬立方米以上。
攀枝花市迤沙拉太陽能光儲泵站，既用光伏又用儲能，統(tǒng)籌新建泵站和管道系統(tǒng)，該項目設計揚程1050米，裝機容量1111千瓦，提水泵站日均提水量達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（如風能、儲能等）以及智能控制系統(tǒng)相結合，構建綜合能源管理系統(tǒng)，是光伏+水務的更高層次應用。這種系統(tǒng)可以根據(jù)水務設施的實時用電需求調整能源供應策略，實現(xiàn)能源的最大化利用。
三、結語
總的來說，無論是“光伏+污水廠”模式還是其他“光伏+水務”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。
雖然該種模式當前還存在較多不確定因素，導致投資回收期較長，但是從整個運營周期來看，投資是可行的，發(fā)展?jié)摿Υ螅稍谌珖照諚l件較好地區(qū)推廣實施。
這也印證了國家鼓勵推廣“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”。
當然，大家也不能過于樂觀，污水廠的電力供應自給自足，電力費用支出是降低了，但還存在著不少后續(xù)難題。
比如在已建污水處理廠實施光伏發(fā)電系統(tǒng)存在基礎建設和安裝成本高、對建筑器材的防腐蝕要求高及光伏組件質量、報廢光伏組件的處理處置等等。
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