最近一段時(shí)間，“光伏”這個(gè)概念特別火。很多人知道了是太陽(yáng)能發(fā)電以后，就不會(huì)太過(guò)在意，畢竟確實(shí)不是什么新鮮玩意。
但隨著“碳中和”與“碳達(dá)峰”的興起，一切突然又不一樣了。
這兩個(gè)熱門(mén)詞的概念不必多說(shuō)，如何實(shí)現(xiàn)才最重要。簡(jiǎn)單說(shuō)一點(diǎn)，那就是用“清潔能源”取代傳統(tǒng)化石能源，從能源生產(chǎn)開(kāi)始減少碳排放。
而光電正好就可以滿(mǎn)足需求。在近十年內(nèi)，隨著科技發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，光伏發(fā)電成本大幅度下降，甚至超過(guò)了90%，已經(jīng)成為了最具有經(jīng)濟(jì)性的發(fā)電能源之一。
于是，在這種大勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下，“光伏+污水處理廠(chǎng)”這種新模式也應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)然，要說(shuō)新也不算太新，早在2016年，浙江臺(tái)州就正式開(kāi)啟了全國(guó)首個(gè)污水處理廠(chǎng)光伏電站，這個(gè)下文會(huì)做詳細(xì)介紹。文章主要分為四個(gè)部分：
光伏如何結(jié)合污水廠(chǎng)？
“光伏+污水廠(chǎng)”的優(yōu)勢(shì)/缺點(diǎn)
“光伏+污水廠(chǎng)”的實(shí)際應(yīng)用
“光伏+污水廠(chǎng)”的前景
在污水廠(chǎng)待過(guò)的人都知道，污水處理的耗能有多巨大。
我國(guó)城市污水處理廠(chǎng)平均電耗為0.292 KWh/m3，若全國(guó)污水處理廠(chǎng)按日處理能力16,573萬(wàn)立方米計(jì)算，每天用于污水處理的電量會(huì)高達(dá)4,839萬(wàn)KWh左右，相當(dāng)于葛洲壩水電站一天的發(fā)電量。
全年耗電133.18億KWh，約占社會(huì)總用電量的0.2%。電能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高降低了污水處理廠(chǎng)的投資效益，甚至成為 一些污水處理廠(chǎng)難以正常運(yùn)行的瓶頸。
而光伏發(fā)電成本持續(xù)降低，再加上污水處理廠(chǎng)的主要處理單元，如初沉池、曝氣池、二沉池?fù)碛休^大的表面空間，廠(chǎng)區(qū)內(nèi)的綠化地帶和辦公建筑屋頂也能安裝光伏電池組件，因此具備在污水處理廠(chǎng)實(shí)施光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本硬件條件。
白天工業(yè)電價(jià)較高，光伏發(fā)電系統(tǒng)恰在白天運(yùn)行，能抵消部分電力費(fèi)用，同時(shí)國(guó)家有分布式光伏發(fā)電補(bǔ)貼，不得不說(shuō)，這種結(jié)合，還是非常具有誘惑力的。
說(shuō)到優(yōu)點(diǎn)，光伏+污水廠(chǎng)的模式還是很明顯的：
污水處理廠(chǎng)耗電量大，同時(shí)又具有占地面積大、空間開(kāi)闊的特點(diǎn)，在其上方建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
提高污水處理效率及水質(zhì)。污水廠(chǎng)上架光伏，在水池上空安裝光伏板，直射水池的太陽(yáng)光被遮擋了，光線(xiàn)弱了，抑制了原本經(jīng)常要清理的綠藻生長(zhǎng)。
污水處理廠(chǎng)白天工業(yè)電價(jià)較高，光伏發(fā)電系統(tǒng)恰好在白天運(yùn)行，能抵消一部分電力費(fèi)用，減少污水處理廠(chǎng)成本。并且光伏發(fā)電為企業(yè)帶來(lái)收入增量。無(wú)論出租場(chǎng)地收入還是電費(fèi)打折優(yōu)惠，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)收入增量，效益良好。
光伏板還能遮擋雨雪、雜物，降低設(shè)備損耗。夏天在光伏板下蔭涼環(huán)境中，工作環(huán)境也會(huì)更舒適。
實(shí)現(xiàn)了向節(jié)約型企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，生態(tài)效益和環(huán)保效益明顯。污水企業(yè)引入風(fēng)、光、儲(chǔ)、充一體，成為綠色零排放企業(yè)。
水務(wù)+光伏在實(shí)現(xiàn)土地及空間資源的二次開(kāi)發(fā)利用的同時(shí)，將極大地改善城市面貌，提升城市品質(zhì)。
缺點(diǎn)也不是沒(méi)有，比如：
容易受氣象與季節(jié)變化的影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定增加了污水廠(chǎng)配供電系統(tǒng)的電源管理難度，對(duì)污水廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行構(gòu)成一定的壓力；
污水廠(chǎng)一般為連續(xù)工作制，而光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天的有效光照時(shí)間內(nèi)工作，夜間不能為水廠(chǎng)設(shè)備供電，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天持續(xù)的節(jié)能。
01 北湖污水處理廠(chǎng)
圖片來(lái)源長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)，鐘適 汪琦供圖
北湖污水廠(chǎng)污水處理廠(chǎng)項(xiàng)目總投資45.5億元，占地面積約1400畝。光伏電站一期場(chǎng)地屋面光伏裝機(jī)規(guī)模約1.46016兆瓦，占地約1.5萬(wàn)平方米；一期場(chǎng)地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(wàn)平方米，總建設(shè)規(guī)模約23.7276兆瓦。該項(xiàng)目全壽命周期為25年。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。
02 馬頭崗水務(wù)：全流程智能自動(dòng)控制+光伏能源回用
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馬頭崗水務(wù)位于河南省鄭州市東北部，占地面積1057畝，總投資約16億元，總設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模60萬(wàn)立方米/日。中原環(huán)保自主開(kāi)發(fā)出“水務(wù)+光伏”的分布式光伏發(fā)電新模式，已成為亞洲最大的“全流程智能自動(dòng)控制+光伏能源回用”的現(xiàn)代化污水處理廠(chǎng)。
馬頭崗水務(wù)在廠(chǎng)區(qū)內(nèi)安裝了約15萬(wàn)平方米的光伏板，總?cè)萘扛哌_(dá)17兆瓦，每年可提供約3,300萬(wàn)度的綠色電能，相當(dāng)于植樹(shù)造林約18,300棵，節(jié)約發(fā)電燃煤約1.32萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放量約3.29萬(wàn)噸，減少粉塵排放約8,976噸，環(huán)保效益突出，節(jié)能減排效果顯著。
03 仙居縣樂(lè)安環(huán)保能源污水廠(chǎng)
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浙江省臺(tái)州市仙居縣將水處理、光伏發(fā)電和休閑游憩等功能有機(jī)結(jié)合，打造成了“親水、透綠、生態(tài)、環(huán)?！钡幕▓@式污水處理廠(chǎng)，將廠(chǎng)區(qū)周邊的200多畝湖灘改造成為一片人工濕地公園，栽種了20多種凈水植物來(lái)凈化尾水。
同時(shí)在污水處理池上建有1.1萬(wàn)平方米的太陽(yáng)能光伏發(fā)電站，每年可提供140多萬(wàn)千瓦時(shí)綠色清潔電能。能節(jié)約凈水約1.688萬(wàn)噸，一年減排二氧化碳0.415萬(wàn)噸，壽命周期內(nèi)總節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4.22萬(wàn)噸，項(xiàng)目總的環(huán)保效益相當(dāng)于植樹(shù)300萬(wàn)棵！
04 長(zhǎng)善垸污水處理廠(chǎng)
圖片來(lái)源掌上長(zhǎng)沙，侵刪
這是長(zhǎng)沙首個(gè)污水處理廠(chǎng)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，主要是利用污水處理廠(chǎng)氧化溝和沉淀池上方4.5萬(wàn)平方米空間，安裝光伏組件，項(xiàng)目總裝機(jī)容量4.2兆瓦，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，每年可提供約400萬(wàn)度綠色清潔電能，滿(mǎn)足長(zhǎng)善垸污水處理廠(chǎng)約25%的用電需求。
該項(xiàng)目所發(fā)電量相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1320噸，減排二氧化碳4012噸，降低碳粉塵排放1094噸。長(zhǎng)善垸污水處理廠(chǎng)因享受電價(jià)優(yōu)惠政策，每年可節(jié)省電費(fèi)支出20萬(wàn)元以上。
05 王小郢污水處理廠(chǎng)
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該項(xiàng)目每年可提供約1200萬(wàn)度綠色清潔電能，相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3936噸，減排二氧化碳11965噸，降低碳粉塵排放3264噸。所發(fā)電能采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，其中90%以上可被污水處理廠(chǎng)就地消納。
在源源不斷的輸送“綠色”電力的同時(shí)，污水處理廠(chǎng)的氧化溝和沉淀池上方空間還布滿(mǎn)清潔綠色能源的大恒光伏組件，居民看到的不再是污水處理的場(chǎng)景，有效的實(shí)現(xiàn)了土地及空間資源的二次利用。解決了困擾已久的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。
06 南京鐵北污水處理廠(chǎng)
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作為南京市第一家擁有光伏發(fā)電站的污水處理廠(chǎng)，南京水務(wù)集團(tuán)下屬鐵北污水處理廠(chǎng)已安全高效運(yùn)營(yíng)兩年。廠(chǎng)內(nèi)安裝了近4000塊高效多晶硅光伏組件，同樣采用的是“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式管理，平均每年可為電網(wǎng)提供電量約95萬(wàn)千瓦時(shí)。
當(dāng)然，已經(jīng)在應(yīng)用分布式光伏發(fā)電的污水廠(chǎng)還有很多，篇幅所限，就不一一介紹了，大家感興趣的話(huà)可以自行搜索~
縱觀(guān)全文，我們可以發(fā)現(xiàn)，在污水處理廠(chǎng)實(shí)施光伏發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以降低電力成本開(kāi)支，減少污水處理成本，而且還可以減少碳排放，環(huán)節(jié)城市的環(huán)保壓力，提高企業(yè)在承擔(dān)社會(huì)責(zé)任方面的形象。
根據(jù)彭博新能源預(yù)計(jì)，2050年可再生能源發(fā)電占比有望達(dá)到62%，其中風(fēng)電光伏的發(fā)電占比將達(dá)到 48%。新能源替代化石能源是未來(lái)的趨勢(shì)。
當(dāng)然，大家也不能過(guò)于樂(lè)觀(guān)，發(fā)電成本是下來(lái)了，這并不代表整個(gè)行業(yè)可以高枕無(wú)憂(yōu)，全面推廣了，目前這種“光伏+污水處理廠(chǎng)”的模式還存在著不少難題。
比如在已建污水處理廠(chǎng)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)量等不確定因素，導(dǎo)致投資回收期較長(zhǎng)等等。
總之，還是希望國(guó)內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)能借著“碳中和”的浪潮進(jìn)一步發(fā)展，探索在污水處理廠(chǎng)構(gòu)建微電網(wǎng)系統(tǒng)，利用更多的清潔能源包括光伏和風(fēng)力發(fā)電甚至是儲(chǔ)能系統(tǒng)，進(jìn)一步降低電力費(fèi)用支出，這樣既能讓污水廠(chǎng)的電力供應(yīng)自給自足，又能處理廢水，保護(hù)地球環(huán)境，何樂(lè)而不為呢。