巴西浮式光伏补偿水电不足问题

　　大型浮式光伏发电项目是补偿大坝水电站发电量不足的理想解决方案，因为它具有可观的容量系数，并具有提高整体系统可靠性，同时最大程度地减少负荷削减的能力。这是最近发表在《可再生与可持续能源评论》上的“浮式光伏系统作为亚马逊大坝生产不足的替代途径”一文所得出的主要结论之一。开展这项研究的密歇根州立大学研究人员评估了兆瓦级浮式光伏电站在巴西能源格局中的潜力。


为该国众多水坝大力投资兴建此类项目将提高整体系统的可靠性，并使水力发电站的运营商在电力需求高峰期获得更大的调度灵活性。这也可以帮助巴西在不建造新水坝的前提下提高发电量。


产出不足


目前，巴西的水力发电总装机容量为109.1吉瓦，但巴西政府的目标是到2023年达到114.4吉瓦。但该国广泛的水电基础设施均已显示出相当脆弱的状态。例如，2014年的严重旱情促使政府投资更多的风能和太阳能。


包括所有能源形式在内的巴西全国总发电量目前约为161吉瓦，这意味着全国能源总需求的一半以上都靠水电来满足。但是，这受制于这样一个事实——在巴西现有的水电设施中，约有12吉瓦处于产出不足状态。


在这些大坝上部署浮式光伏系统可带来双重优势。首先，由于不需要增设变电站或输电线路，因此光伏项目的建设可以更加便宜。其次，浮式光伏发电使水电厂运营商有机会将这些发电项目用作一种储能形式加以调度，从而可以补偿太阳能光伏发电的可变输出。


系统充裕度


科学家按照额定容量相当于报告中不足的产量的假设，评估了所有地点的浮式光伏电站在水坝水库中的系统充裕度。他们关注了增设浮式光伏发电容量前后的系统可靠性指标。


他们的分析表明，浮式太阳能项目由于其高容量系数、与负载的相关性以及在高需求期间的高潜力输出，可以作为理想的解决方案。他们提出，“为了评估峰值负载增加对系统可靠性的影响，我们将系统峰值负载设为每年增加4%。结果也表明，光伏系统的容量系数非常重要，总体平均容量系数为42%。”


例如，负载损耗概率(LOLP)是指其中断概率。通过添加浮式光伏项目，LOLP可以提高约55.5%。但目前政府计划在亚马逊地区建设更多水电容量，这只会使LOLP提升46.2%。


目前，在巴伊亚州Sobradinho的圣弗朗西斯科河上，巴西Sobradinho大坝上175兆瓦的水力发电站就配有一个1兆瓦的浮动太阳能发电厂。该项目于2016年由承建方——水力发电商Companhia Hidroelétrica do São Francisco(Ches)开始建造，并最终将扩大到5兆瓦规模。Chesf还拥有位于Balbina大坝的试点浮式光伏阵列、一个水力发电站，以及位于亚马逊雨林的乌塔玛河发电站。


工程公司Tractebel是法国能源巨头Engie的一家子公司，现在也正为52.2兆瓦的Batalha水电站进行30兆瓦浮式光伏发电产能的初步设计。该电站属于国有电力生产商Eletrobras Furnas所有。pv-magazine