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从“跟跑”到“领跑”

——长江设计院掌握水上光伏发电核心技术

烈日当空,碧波微荡,一排排太阳能光伏电板铺设在湖面中央,形成壮观的矩形方阵,水面下清晰可见的鱼儿欢快地游动。日前,由长江设计院自主设计研发的水上光伏发电系统继学会“游泳”后又有了“新本领”。

作为我国漂浮式水面光伏领域的先行者,早在2015年之前,该院就在国际应用较为广泛的浮体产品基础上进行自主研发,先后推出第一代、第二代产品,并获得10余项发明专利,让曾经只会爬山的光伏电站学会“游泳”。

今年,该院研发团队汲取成功经验,继续改进升级,推出第四代浮体产品,让光伏发电这只“旱鸭子”不但会“游泳”,还能“游”得更稳。

走进长江设计院新能源公司产品陈列室,一组组聚乙烯浮体映入眼帘。仔细观察后发现,这些浮体实为由支架浮体、连接浮体、走道浮体等若干个不同部件经插拔拼接组成的浮体方阵,乍看之下,与常见积木的原理倒有几分相似。

“别看它们外表普通,里面的细节大有学问。”一旁陪同而来的长江设计院高级工程师、新能源公司副经理刘海波介绍,“我们打破了常规由光伏板支撑浮体作为主要浮力提供的设计理念,让浮体间的受力更加均匀,稳定性也更好……”接着,他拿起一块浮体,指着两边凸起的支架说:“第三代起,我们浮体产品的外观发生了较大变化,最大区别在于不再一体成型,而是通过增加支架浮体,利用插拔式安装实现三位一体连接,受力集中的浮体连接部位得到加强,光伏板安装更加牢固耐用,也更便于运输。”

据了解,第三代水面光伏发电系统由光伏浮体通过耦合连接形成发电单元,每组单元则通过耳板相互连接形成漂浮式水上光伏发电平台,以此为光伏板提供支撑。

满足了发电需求,还要更环保。因铺设光伏板后的水面几乎被完全遮挡,水下透光性差,不利于水中动植物进行正常的光合作用,对当地水域生态平衡造成影响。为此,该院今年又推出第四代浮体产品,全名为“环境友好型一体多用插拔式”水面光伏发电系统。

最新一代产品增加了悬空式踏板浮体,每排运维通道在保证维护人员舒适行走的同时,透光率由之前的11%提高至22%,不仅造价降低,更实现了“水上光伏电,水下能养鱼”的生态愿景。

独特的支架过风孔与过流孔设计,能减少外部环境对浮体的影响,增强其结构稳定性;双螺栓设计,抗拉翻倍的同时也增加了安全冗余。此外,将套管作为螺栓与耳板间的牺牲材料,降低了连接耳板的磨损率,从而延长浮体寿命。

如同风筝与线的关系,为保证水面光伏电站在大风大浪下安全稳定运行,除了满足浮体结构的稳定性,也离不开锚固系统的“束缚”。水面光伏阵列长宽约数百米、重达千余吨,而要“驯服”如此庞然大物,确保电站不受破坏,无疑极具挑战。长江设计院为此投入大量研发力量,在通过一系列理论分析、试验验证及项目应用的反复磨合后,终于在业内首创“走锚”技术,不仅精简了锚固系统,还能让水面光伏阵列在受控范围内漂动,可谓“四两巧力拨千斤”。

经测试,浮体方阵在十级风作用下,仍能保持平稳漂浮于水面而不倾覆。此外,最新走道浮体的每块自重虽仅为3.7公斤,但当其连成方阵,在四周浮体的“帮衬”下,每块走道浮体的最大载荷可达130公斤,这就意味着正常条件下,可支持2名运维人员同时踩踏进行日常检修与维护。

不仅如此,凭借专业的研发团队、扎实的考察调研和不断创新进取的精神,如今,长江设计院已拥有具备核心技术的成套水面漂浮系统专利技术,且多项浮体研究技术在世界范围行业内尚属首创,成功实现了从“跟跑”到“领跑”的华丽转身。

就在不久前与业内某知名国外公司的项目竞标中,长江设计院以其最新研发产品的明显优势最终赢得业主公司青睐,扩宽了发展市场,也由此迈出创新研发走出国门的第一步。

据悉,由长江设计院研发设计的第三代、第四代水上光伏发电系统,目前已分别在湖北襄阳熊河水库、山东省微山县以及全球最大光伏水面示范基地——安徽省淮南市潘集区成功并网投入应用,取得了良好的生态、经济和社会效益。

 

责任编辑:贾茜