計翔：新形態(tài)下的“土地+光伏”

編者按：2023年9月12-14日，以“綠色 持續 共生 向新”為主題的“第五屆未來(lái)能源大會(huì )”在江蘇常州武進(jìn)召開(kāi)，本次大會(huì )由中國能源研究會(huì )與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì )上，通威新能源工程設計四川有限公司市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理計翔發(fā)表了《新形態(tài)下的“土地+光伏”》的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

計翔：非常榮幸，首先感謝主辦方，我來(lái)自通威新能源設計四川有限公司，今天的演講主題是新形態(tài)下的“土地+光伏”，首先我們要解釋一下什么是“新形態(tài)”，后面再講一下什么是“土地+光伏”。

首先有一個(gè)背景，這個(gè)背景無(wú)數的專(zhuān)家或者是領(lǐng)導強調過(guò)很多次，基本上整體來(lái)說(shuō)今年光伏裝機的新增速是在120GW甚至是140GW的速度增長(cháng)，但是有一個(gè)問(wèn)題，有可能這個(gè)數據統計的比較早，但是現在還是沒(méi)有突破的一點(diǎn)，就是光伏單位裝機的面積遠遠高過(guò)火電的，雖然整體的功率有增加，但是整體的占地面積還是超出這兩種新能源，包括傳統能源。

面對全球的氣候變暖，以及最近中國也發(fā)生了很多臺風(fēng)等等一些自然災害，整體的氣候還是比較異常。這個(gè)數據是前段時(shí)間光伏協(xié)會(huì )提到的整體各大國外的機構預測，全球的裝機量也會(huì )有7%的增長(cháng)，放到國際，其實(shí)國際上的光伏土地也不夠用，別說(shuō)中國了。

再說(shuō)回國內，如果想滿(mǎn)足這么大的裝機量，大部分的情況，也就是現在提到的海上光伏，海上風(fēng)電，但是很現實(shí)的一個(gè)問(wèn)題，現在的大西北基地我們首先要面臨兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題是就地消納，還有一個(gè)是遠距離輸送。如果這兩個(gè)問(wèn)題得不到有效的解決，西北大能源基地建設起來(lái)的進(jìn)度是非常緩慢的，這就是為什么說(shuō)現在很多的地方在提光伏+的概念。如果你用光伏+，就意味著(zhù)很多的坑塘水面等等都需要架設光伏。

很尷尬的一點(diǎn)，現階段很多場(chǎng)景，如果用傳統的固定支架是不夠滿(mǎn)足現在的安裝環(huán)境，所以這就是為什么說(shuō)柔性支架在今年包括去年下半年非?；鸨母驹蚓褪墙鉀Q了場(chǎng)景的應用。再說(shuō)回柔性支架這套系統，最早是源于橋梁結構，大家看到傳統的柔性支架體系基本上左邊這張圖單層的索網(wǎng)，本身是單層索結構，現在的組件遠遠超出原來(lái)的25公斤，已經(jīng)達到了34公斤甚至是37公斤，其次這種單層索網(wǎng)前后南北排沒(méi)有得到有效的連接，所以抗風(fēng)能力很差，雖然地形的適應能力好造價(jià)便宜，但是畢竟整個(gè)光伏電站使用周期是25年，這是不可能變化的，所以在25年有效壽命里面抗風(fēng)能力和整體的壽命是有一定問(wèn)題的，我們要打個(gè)問(wèn)號。

通威通過(guò)一年的研發(fā)時(shí)間研發(fā)出了V型雙層索系結構，這個(gè)我們重點(diǎn)后面再介紹，通過(guò)一個(gè)三索結構將力學(xué)很好的分攤到下部的承重索上，整體受力非常合理，跨度更大，抗風(fēng)能力更強。

我們知道柔性支架是屬于新的產(chǎn)物，跟漂浮式是一個(gè)道理，因為新產(chǎn)物出來(lái)總會(huì )面臨很多的問(wèn)題，比如說(shuō)剛剛提到的一點(diǎn)，本身柔性支架屬于風(fēng)敏感的結構，微風(fēng)情況下抗風(fēng)做的不好，左上角(PPT圖)6級、7級的風(fēng)組件就蕩起來(lái)了，這個(gè)對組件非常致命的，8級以上的風(fēng)，如果做不好這套系統會(huì )造成整體的扭轉風(fēng)險，就導致整體光伏大面積倒塌。這里還誕生了什么問(wèn)題?組件和索的連接節點(diǎn)做不好，整體來(lái)說(shuō)組件的邊框有一定的撕裂風(fēng)險，再其次就是節點(diǎn)事故和基礎故障，這個(gè)是低級的在設計階段做不好的問(wèn)題，因為柔性支架確實(shí)現在來(lái)說(shuō)沒(méi)有一個(gè)很明確的行業(yè)標準或者是國家標準，這是面臨的問(wèn)題。

通威通過(guò)收集了以上的問(wèn)題以后，研發(fā)出了一套可以說(shuō)是現階段非常完善和成熟穩定的產(chǎn)品，三索方案的V型索網(wǎng)結構，整體通過(guò)上面兩張索，整體力學(xué)會(huì )有很好的分攤，同時(shí)通過(guò)PHC樁進(jìn)行有效的施工，這樣預裝性和施工周期都大幅縮短。研發(fā)方面基本上可以看到這條時(shí)間軸，我們用了一年的時(shí)間都是在理論研究包含仿真甚至是風(fēng)洞實(shí)驗，不惜花費眾多的實(shí)驗做風(fēng)洞實(shí)驗的原因，就是通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗了解整套系統的結構的極限是在哪里，包括整個(gè)結構的優(yōu)化點(diǎn)。

通過(guò)一年的實(shí)驗，我們在2019年的時(shí)候建立了第一個(gè)電站，天津楊家泊1.6兆瓦，我們作為上市公司整體步子邁的比較小比較謹慎，2020年我們做了2期19GW，還有常德22GW，緊接著(zhù)2022年邁開(kāi)步伐，基本2021年完成了兩個(gè)百兆瓦級電站，臺山和天門(mén)，今年整體的迭代，包括柔性支架產(chǎn)品的迭代，還有一些組件匹配性的實(shí)驗。

說(shuō)一下優(yōu)勢：

第一點(diǎn)優(yōu)勢，整套系統是做了1：10的比，這個(gè)是非常難得的，整體花費比較大，包括做了不同的傾角360度來(lái)風(fēng)，在30級風(fēng)的情況下整體陣列不會(huì )發(fā)生任何扭轉的風(fēng)險。

第二點(diǎn)優(yōu)勢，我們現階段做了大量的實(shí)驗電站還有自持的項目，現在能做到的最大跨度是60米，在天門(mén)的電站基本上可以做到百兆瓦的管樁數量減少到45根，對比固定支架大概是在230—260根左右，可以說(shuō)效果非常明顯，最大凈空做到了10米。

第三點(diǎn)優(yōu)勢，我們通過(guò)三索將力學(xué)很好的進(jìn)行分攤，我們可以做到近似0撓度，中央區域基本沒(méi)有下限，肉眼看到是水平線(xiàn)上，肉眼看到陣列美觀(guān)干凈，第二點(diǎn)因為我們知道光伏組件有一定的傾角，所以對背面來(lái)風(fēng)的抑制能力非常好，避免了組件安裝不一致導致的電流失配。

第四點(diǎn)優(yōu)勢，V型撐桿是上下連接，南北排通過(guò)X型的撐桿將南北排的整體陣列連一起，形成了聯(lián)系以后就有非常大的震動(dòng)抑制，最大減震達到98%，紅色這條線(xiàn)就是通威的產(chǎn)品，整體的抑制效果非常好，基本上是在很小的幅度范圍內，這個(gè)帶來(lái)的結果是小風(fēng)的情況下，整體的支架陣列是看不到肉眼的晃動(dòng)，8級以上的風(fēng)可以很快的抑制住風(fēng)帶來(lái)對組件的風(fēng)險，保證25年高效的使用周期。

第五點(diǎn)優(yōu)勢，這是最重要的一點(diǎn)，保證安全和穩定的一點(diǎn)，我們通過(guò)結構合理的設計規劃，保證了我們有將近60%的冗余空間應對極端的氣候，因為我們知道像臺風(fēng)區，這種風(fēng)最近的風(fēng)都可以達到17級及以上，這種風(fēng)還是比較可怕的，我們留有了很大的冗余空間。好比是橡皮筋，在橡皮筋極端繃緊和稍微繃緊的情況下兩者壽命不一樣，這樣也會(huì )大大提高整體陣列，包括索的使用壽命。

第六點(diǎn)優(yōu)勢，再說(shuō)一些細節，包含了一些索，我們的索體是用的鋼絞線(xiàn)，但是每一根芯外面包裹的環(huán)氧樹(shù)脂，外面包裹一層PE做的整體耐厚性，非常重要的所有的連接節點(diǎn)，我們在索頭這一塊使用的是擠壓鉚并不是夾片鉚，整體的陣列在來(lái)風(fēng)的情況下會(huì )有風(fēng)息和風(fēng)壓，風(fēng)息下部索會(huì )失去一定的力，一體成形的可以避免脫鉚風(fēng)險的，連接節點(diǎn)是系統壽命的關(guān)鍵，這個(gè)基本上在每一個(gè)部件上都使用了不銹鋼甚至是鋁合金的材質(zhì)，提高整體的壽命。

第七點(diǎn)優(yōu)勢，剩下每個(gè)結構部件都經(jīng)過(guò)難得的實(shí)驗和簡(jiǎn)單的數字模擬。

第八點(diǎn)優(yōu)勢，整個(gè)陣列是可以做到在線(xiàn)監測的，可以在后臺遠程監測整體索的變化，甚至做到整體事故的預警。

第九點(diǎn)優(yōu)勢，很多人都會(huì )提出來(lái)，我的組件在柔性支架的匹配性上到底有沒(méi)有問(wèn)題?尤其是大風(fēng)壓的地區，像廣東、福建這些省份，我們跟中南大學(xué)聯(lián)合推出了兩個(gè)實(shí)驗，第一個(gè)激振實(shí)驗通過(guò)當地的風(fēng)壓取值經(jīng)過(guò)合理的換算，換算出正負頻率，再做200萬(wàn)次的模擬振動(dòng)，看邊框和索連接的索扣或者是壓塊，這個(gè)東西是否發(fā)生損壞，甚至是怎么樣來(lái)檢測可靠性?再其次是告訴風(fēng)洞隱裂，正反面達到45米每秒的高速的風(fēng)壓吹，通過(guò)這兩種實(shí)驗保證柔性支架跟不同品牌的組件在柔性支架系統上面的匹配性。

第十點(diǎn)優(yōu)勢，整個(gè)柔性行業(yè)確實(shí)現在來(lái)說(shuō)百家爭鳴的狀態(tài)，我們作為柔性支架的相當于領(lǐng)軍行業(yè)，我們也想規范這個(gè)市場(chǎng)，通過(guò)制定相關(guān)標準，就聯(lián)合了很多高校，包括中南大學(xué)風(fēng)工程，哈爾濱工業(yè)大學(xué)索結構，東南大學(xué)結構力學(xué)這一塊，包括一些外面的柔性廠(chǎng)家聯(lián)合去年年底成功發(fā)布了《光伏柔性支架與安裝技術(shù)導則》，我們也想借此規劃市場(chǎng)的合理化，讓人們知道怎么樣選購一款和柔性支架，怎么樣的才算優(yōu)秀的柔性支架，包括后面也會(huì )跟ICE做一些國際標準，這個(gè)是后續的一些工作。

簡(jiǎn)單講一下解決方案，尤其是漁光一體怎么樣有效的結合養殖和光伏發(fā)電?主要是做好四性，如果把這四性解決好，如果有相關(guān)的意向可以跟我后面聯(lián)系，對于養殖的便利性，整體陽(yáng)光的散射，水體和氧的交換都好于傳統的固定支架，這個(gè)是漁光一體項目上不可避免的很大的優(yōu)勢。

我們在漁光一體標準上，因為我們很早在2015年做漁光一體的概念，我們跟漁業(yè)部門(mén)和光伏發(fā)電企業(yè)聯(lián)合把漁光一體作為標準往前推，今年已經(jīng)在四川省發(fā)布了地方標準，今年也在積極申報一些國家標準。

這個(gè)展示的是成都新津，本身是一個(gè)農業(yè)博覽園，主要是作為一個(gè)展示項目，下部結合了養殖，上部結合了光伏發(fā)電，右下角白色的小樓是配套了一些產(chǎn)學(xué)研的項目，所謂的“三產(chǎn)”可以科普一些知識，第一產(chǎn)業(yè)養殖，第二產(chǎn)業(yè)光伏發(fā)電都可以做有效的科普。

再給大家匯報一點(diǎn)柔性支架比較意思的一點(diǎn)，對比固定有一定的增發(fā)現象，這個(gè)是聯(lián)合的南德做的測試，為什么有增發(fā)?整體來(lái)說(shuō)大跨度和高凈空保證組件上下空間的空氣流通速度，對比固定的光伏組件支架有2度以下的溫度降幅，會(huì )造成2%—3%的增發(fā)，隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高效果更明顯一些。再其次就是大家比較關(guān)心的對于風(fēng)的抑制，最早的天津楊家泊項目基本上是在11級風(fēng)的情況下沒(méi)有任何的問(wèn)題，最近在今年的5月份，在湖北天門(mén)項目也是經(jīng)歷了12級臺風(fēng)現場(chǎng)沒(méi)有任何問(wèn)題。

我們通威本身也是在做自持電站，裝機規模是3.7GW，其中也包含了一定柔性支架，柔性支架電站現在來(lái)說(shuō)應該也是全行業(yè)做柔性支架規模最大的一個(gè)公司，大概是做到了1.4GW，這里重點(diǎn)說(shuō)我們有3個(gè)將近百GW級的柔性電站，這個(gè)是其他家都沒(méi)有的規模。

這個(gè)是最早的漁光一體電站，還是固定式。區別是什么?如果做固定為了兼顧養殖整體的建筑面積跟柔性支架是鮮明的對比，柔性支架可以做到基本上魚(yú)塘的滿(mǎn)鋪并不影響養殖可以做到整體的滿(mǎn)鋪，最南是廣西東興是離海比較近的電站，左上角就是海岸線(xiàn)。最北做到了黑龍江肇源，通過(guò)裝機少，打樁深度很深，避免了北方地區零下30多度凍土層導致凍脹的風(fēng)險，我們整體的柔性電站不存在這種風(fēng)險。

剩下的是百兆瓦級的電站，廣東臺山也是收錄到國家名錄里面的示范性電站，還有對外的項目海南文昌項目，柔性裝機45GW，單體最大的湖北天門(mén)500GW的電站，簡(jiǎn)單的就說(shuō)這么多，最左邊是我的微信，如果大家有興趣可以加一下，謝謝!