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從“跟跑”到“領跑”

——長江設計院掌握水上光伏發電核心技術

烈日當空,碧波微蕩,一排排太陽能光伏電板鋪設在湖面中央,形成壯觀的矩形方陣,水面下清晰可見的魚兒歡快地游動。日前,由長江設計院自主設計研發的水上光伏發電系統繼學會“游泳”后又有了“新本領”。

作為我國漂浮式水面光伏領域的先行者,早在2015年之前,該院就在國際應用較為廣泛的浮體產品基礎上進行自主研發,先后推出第一代、第二代產品,并獲得10余項發明專利,讓曾經只會爬山的光伏電站學會“游泳”。

今年,該院研發團隊汲取成功經驗,繼續改進升級,推出第四代浮體產品,讓光伏發電這只“旱鴨子”不但會“游泳”,還能“游”得更穩。

走進長江設計院新能源公司產品陳列室,一組組聚乙烯浮體映入眼簾。仔細觀察后發現,這些浮體實為由支架浮體、連接浮體、走道浮體等若干個不同部件經插拔拼接組成的浮體方陣,乍看之下,與常見積木的原理倒有幾分相似。

“別看它們外表普通,里面的細節大有學問。”一旁陪同而來的長江設計院高級工程師、新能源公司副經理劉海波介紹,“我們打破了常規由光伏板支撐浮體作為主要浮力提供的設計理念,讓浮體間的受力更加均勻,穩定性也更好……”接著,他拿起一塊浮體,指著兩邊凸起的支架說:“第三代起,我們浮體產品的外觀發生了較大變化,最大區別在于不再一體成型,而是通過增加支架浮體,利用插拔式安裝實現三位一體連接,受力集中的浮體連接部位得到加強,光伏板安裝更加牢固耐用,也更便于運輸。”

據了解,第三代水面光伏發電系統由光伏浮體通過耦合連接形成發電單元,每組單元則通過耳板相互連接形成漂浮式水上光伏發電平臺,以此為光伏板提供支撐。

滿足了發電需求,還要更環保。因鋪設光伏板后的水面幾乎被完全遮擋,水下透光性差,不利于水中動植物進行正常的光合作用,對當地水域生態平衡造成影響。為此,該院今年又推出第四代浮體產品,全名為“環境友好型一體多用插拔式”水面光伏發電系統。

最新一代產品增加了懸空式踏板浮體,每排運維通道在保證維護人員舒適行走的同時,透光率由之前的11%提高至22%,不僅造價降低,更實現了“水上光伏電,水下能養魚”的生態愿景。

獨特的支架過風孔與過流孔設計,能減少外部環境對浮體的影響,增強其結構穩定性;雙螺栓設計,抗拉翻倍的同時也增加了安全冗余。此外,將套管作為螺栓與耳板間的犧牲材料,降低了連接耳板的磨損率,從而延長浮體壽命。

如同風箏與線的關系,為保證水面光伏電站在大風大浪下安全穩定運行,除了滿足浮體結構的穩定性,也離不開錨固系統的“束縛”。水面光伏陣列長寬約數百米、重達千余噸,而要“馴服”如此龐然大物,確保電站不受破壞,無疑極具挑戰。長江設計院為此投入大量研發力量,在通過一系列理論分析、試驗驗證及項目應用的反復磨合后,終于在業內首創“走錨”技術,不僅精簡了錨固系統,還能讓水面光伏陣列在受控范圍內漂動,可謂“四兩巧力撥千斤”。

經測試,浮體方陣在十級風作用下,仍能保持平穩漂浮于水面而不傾覆。此外,最新走道浮體的每塊自重雖僅為3.7公斤,但當其連成方陣,在四周浮體的“幫襯”下,每塊走道浮體的最大載荷可達130公斤,這就意味著正常條件下,可支持2名運維人員同時踩踏進行日常檢修與維護。

不僅如此,憑借專業的研發團隊、扎實的考察調研和不斷創新進取的精神,如今,長江設計院已擁有具備核心技術的成套水面漂浮系統專利技術,且多項浮體研究技術在世界范圍行業內尚屬首創,成功實現了從“跟跑”到“領跑”的華麗轉身。

就在不久前與業內某知名國外公司的項目競標中,長江設計院以其最新研發產品的明顯優勢最終贏得業主公司青睞,擴寬了發展市場,也由此邁出創新研發走出國門的第一步。

據悉,由長江設計院研發設計的第三代、第四代水上光伏發電系統,目前已分別在湖北襄陽熊河水庫、山東省微山縣以及全球最大光伏水面示范基地——安徽省淮南市潘集區成功并網投入應用,取得了良好的生態、經濟和社會效益。

 

責任編輯:賈茜
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