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新加坡的目標(biāo)是至2030年開發(fā)2GW太陽能。
目前，這個(gè)城市島國約95%的電力來自天然氣。今年早些時(shí)候，隨著首個(gè)大型漂浮光伏電站(FPV)的落成，新加坡取得了重大進(jìn)展。
盡管面臨著COVID-19的挑戰(zhàn)，但60MWp的Tengeh漂浮光伏電站仍在不到一年的時(shí)間內(nèi)建成。目前，這個(gè)電站能夠?yàn)樾录悠碌奈鍌€(gè)當(dāng)?shù)厮幚韽S供電，同時(shí)也為國家電網(wǎng)做出了貢獻(xiàn)。
項(xiàng)目涉及新加坡國家水務(wù)局(PUB)、本土能源公司勝科工業(yè)以及多家承包商之間的合作。電站于7月落成，當(dāng)時(shí)，勝科工業(yè)首席執(zhí)行官Wong Kim Yin將其描述為 "我們投資組合中的一顆明珠、新加坡的一扇展示窗口。"
自那時(shí)起，這一項(xiàng)目的成功推動(dòng)著PUB探索開發(fā)另外兩個(gè)大型FPV電站。PUB旨在從水庫的雙重用途中獲益：清潔能源發(fā)電可以抵消能耗，水庫可以儲(chǔ)水并在處理后供飲用。
勝科工業(yè)綜合解決方案(新加坡和東南亞)主管Jen Tan表示，與地面項(xiàng)目相比，由于水庫的環(huán)境更加涼爽，在水庫上開發(fā)漂浮光伏系統(tǒng)的優(yōu)勢之一在于更高的效率。開放水域中的太陽能組件不會(huì)被附近的建筑物遮擋，進(jìn)一步提升了獲得最高發(fā)電量的能力。
"在新加坡和東南亞的其他大型城市，漂浮光伏是可再生能源發(fā)電的重要來源之一，有助于克服土地限制問題。"
現(xiàn)在，讓我們來具體了解一下這座新加坡首個(gè)大型漂浮電站是如何建成的？它又運(yùn)用了哪些先進(jìn)產(chǎn)品及技術(shù)？
項(xiàng)目名稱：Tengeh漂浮光伏電站
地點(diǎn)：新加坡
容量：60MWp
啟用日期：2021年7月
組件：超過12.2萬塊，主要是天合光能的210 Vertex 雙玻組件
場地：45公頃
布局：10個(gè)“浮島”，電站由十個(gè)浮島組成，為了防止在強(qiáng)風(fēng)中移動(dòng)，它們從水庫底部被固定住
施工時(shí)間：11個(gè)月
創(chuàng)新施工技術(shù)
Tengeh水庫位于新加坡西部，靠近馬來西亞邊境。新加坡最開始于2016年在這里建設(shè)了一個(gè)1MWp漂浮光伏測試平臺(tái)，用于比較FPV解決方案、研究大型系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可行性。
該測試平臺(tái)由十種漂浮結(jié)構(gòu)和九家不同公司建造的光伏組件組成，由新加坡太陽能研究所(SERIS)負(fù)責(zé)管理。
SERIS副首席執(zhí)行官Thomas Reindl向PV Tech Power表示，"當(dāng)時(shí)，人們對漂浮光伏的影響和好處的了解并不多。多年來，我們對產(chǎn)能增益、運(yùn)營期間的挑戰(zhàn)都有了了解，PUB還對是否會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生不利影響進(jìn)行了評估。”
根據(jù)PUB的說法，從現(xiàn)場獲得的結(jié)果是有利的， FPV系統(tǒng)展現(xiàn)的性能比新加坡典型的屋頂太陽能光伏系統(tǒng)要高出5-15%，在決定開發(fā)大型項(xiàng)目之前，SERIS又進(jìn)行了環(huán)境和設(shè)計(jì)研究。
PUB在2019年發(fā)起了一次招標(biāo)，邀請私營公司設(shè)計(jì)、建造，持有并運(yùn)營這個(gè)大型項(xiàng)目，為期25年。新加坡勝科工業(yè)漂浮光伏公司于2020年年初中標(biāo)。
Jen Tan表示，開發(fā)電站的主要挑戰(zhàn)之一是確保材料至少可以使用25年。
“由于FPV相對較新，沒有25年的案例研究可參考。因此，PUB 2016年建成的測試平臺(tái)提供了非常重要的意見，基于測試平臺(tái)的研究，勝科工業(yè)獲得了充分的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)支持公司選擇一個(gè)耐用、環(huán)保、適合當(dāng)?shù)貧夂虻南到y(tǒng)。”
2020年8月，項(xiàng)目施工啟動(dòng)。PUB和勝科工業(yè)表示，為了獲得最高發(fā)電量，系統(tǒng)的每一個(gè)部件都是根據(jù)新加坡的氣候設(shè)計(jì)和選擇的。例如，為了提高在潮濕環(huán)境中的耐用性，項(xiàng)目使用了雙玻組件。電站包含了逾12.2萬塊組件，主要使用的是天合光能的210mm Vertex雙玻組件，額定功率為490Wp。
Tengeh項(xiàng)目進(jìn)度表
2016年：在Tengeh水庫啟動(dòng)漂浮光伏測試平臺(tái)，研究在新加坡水庫開發(fā)大型FVP系統(tǒng)的可行性
2019年6月：PUB發(fā)出招標(biāo)書，邀請公司設(shè)計(jì)、建造、持有并運(yùn)營這一項(xiàng)目，為期25年
2019年7月：DNV公司被任命為技術(shù)顧問，在投標(biāo)階段提供投標(biāo)支持
方案評估服務(wù)
2020年2月：勝科工業(yè)太陽能新加坡公司被指定為項(xiàng)目建設(shè)方
2020年5月：PUB和勝科工業(yè)簽署了25年期購電協(xié)議
2020年8月：施工開始
2021年7月：項(xiàng)目完工
項(xiàng)目的規(guī)模龐大，需要大量施工人員，而當(dāng)時(shí)新加坡正受到新冠疫情限制期。為了遵守政府舉措，勝科工業(yè)制定了一套規(guī)則來保證工人的安全，將工地隔離成不同的區(qū)域以減少混雜情況的出現(xiàn)。
我們需要?jiǎng)?chuàng)新的工作方式來減輕疫情對人力資源和供應(yīng)鏈的影響。勝科工業(yè)采用了一種新的定制化夾具設(shè)計(jì)，這可以確保在將太陽能組件安裝到浮體的過程中，采用標(biāo)準(zhǔn)化的流程擰緊螺栓螺母。公司稱，這一流程將組件組裝速度提高了50%。
盡管面臨種種挑戰(zhàn)，但在多名利益相關(guān)方——工程師、承包商和顧問的通力合作下，這一項(xiàng)目僅在不到一年的時(shí)間內(nèi)就完工了。
Jen Tan表示，他們聯(lián)手 "開發(fā)了最先進(jìn)的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)"。質(zhì)保公司DNV最初與PUB簽訂了合同，成為電站的技術(shù)顧問，而勝科工業(yè)則與陽光電源和山西省電力勘測設(shè)計(jì)院等合作伙伴展開合作。
此外，這一項(xiàng)目還與新加坡國立大學(xué)的技術(shù)分拆公司——量化能源實(shí)驗(yàn)室合作，在項(xiàng)目中使用了先進(jìn)的無人機(jī)電致發(fā)光成像技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以捕捉到組件發(fā)出的類似X射線的信號，用于確定在制造或安裝階段可能出現(xiàn)的潛在組件缺陷。
項(xiàng)目的性能和可靠性得到了數(shù)字監(jiān)控平臺(tái)的支持，這種平臺(tái)配有安全攝像頭、視頻監(jiān)控，具有警報(bào)功能，有助于跟蹤風(fēng)速、太陽輻照和環(huán)境溫度，還能檢測到表明潛在過熱和火災(zāi)的異常情況。
Jen Tan表示：“一些漂浮項(xiàng)目缺乏對FPV系統(tǒng)健康狀況的智能監(jiān)控，所以我們采用了智能技術(shù)以強(qiáng)化主動(dòng)監(jiān)控，GPS跟蹤器也有助于遠(yuǎn)程監(jiān)控及檢測組件陣列的位置錯(cuò)配，這些組件陣列從水庫底部被固定住，可以防止在強(qiáng)風(fēng)中移動(dòng)，確保工人在檢查時(shí)的安全。”
對環(huán)境的影響
最初，PUB對在水庫開發(fā)太陽能的主要擔(dān)憂在于對周圍環(huán)境、生物多樣性和水質(zhì)的潛在影響。由于Tengeh水庫供應(yīng)飲用水，這一點(diǎn)尤其重要 。
2015年至2018年，PUB在Tengeh水庫進(jìn)行了環(huán)境研究，內(nèi)容包括FPV系統(tǒng)對野生動(dòng)物、水質(zhì)和微氣候的潛在影響。結(jié)果顯示，水庫的水質(zhì)沒有明顯變化，對周圍的野生動(dòng)物也沒有產(chǎn)生重大影響。
"我們意識(shí)到，我們需要確保項(xiàng)目對水質(zhì)和環(huán)境造成的影響最小，特別是在施工階段。”
為了盡量減少對水庫的影響，PUB與勝科工業(yè)合作，制定了一個(gè)環(huán)境管理和緩解計(jì)劃。這一計(jì)劃包括在項(xiàng)目施工之前、施工期間及之后對生物多樣性、水質(zhì)、沉積物和噪音污染的監(jiān)測和管理。
PUB政策與規(guī)劃總監(jiān)兼首席可持續(xù)發(fā)展官Chong Mien Ling表示："水庫可以儲(chǔ)存雨水，水庫中的水經(jīng)過處理后成為飲用水。水庫中通常都有野生動(dòng)物，我們需要確保項(xiàng)目對水質(zhì)和環(huán)境產(chǎn)生最小影響，尤其是在施工階段。”
“在與自然團(tuán)體協(xié)商后，我們決定避開水庫南部，這樣就不會(huì)侵占瀕危物種灰頭魚鷹的筑巢區(qū)。水庫三分之二的表面積不會(huì)受影響，野生動(dòng)物可以繼續(xù)覓食和狩獵。”
另一個(gè)考慮因素是太陽能光伏陣列的錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)。Chong Mien Ling表示："與地面或屋頂光伏電站不同，對于一個(gè)漂浮光伏電站來說，設(shè)計(jì)一個(gè)可以運(yùn)行25年的穩(wěn)定漂浮光伏陣列至關(guān)重要。我們選擇了由高密度聚乙烯(HDPE)制成的浮體，這是一種經(jīng)過認(rèn)證的食品級材料，可以回收利用，抵擋紫外線，防止強(qiáng)烈陽光照射造成衰減。”
組件之間的縫隙涂有防反射材料，這可以盡可能減少眩光，也允許充足的陽光和氣流進(jìn)入水體，支持下方的生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)，水庫還安裝了充氣機(jī)以維持水庫的氧氣水平。
新加坡的未來藍(lán)圖？
在Tengeh項(xiàng)目開始運(yùn)作時(shí)，PUB和勝科工業(yè)公司表示，Tengeh項(xiàng)目的啟動(dòng)標(biāo)志著在水處理領(lǐng)域，新加坡向長久能源的可持續(xù)發(fā)展邁出了重要一步。這一項(xiàng)目使新加坡成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有100%綠色水務(wù)系統(tǒng)的國家之一。
電站發(fā)電足以滿足PUB每年約7%的能源需求。從Tengeh電廠獲得的寶貴經(jīng)驗(yàn)可以為新加坡在2025年開發(fā)1.5GWp太陽能的目標(biāo)提供支持。
SERIS去年發(fā)表的研究報(bào)告顯示，新加坡可用于開發(fā)漂浮光伏項(xiàng)目的可用面積超過了4.5平方公里，占全國可用于光伏項(xiàng)目的總面積的12%。其中，屋頂部分的潛力最大。報(bào)告發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)境限制、娛樂和軍事訓(xùn)練等競爭性用途，新加坡的水體中只有一小部分可用于漂浮光伏發(fā)電。
4.5平方公里的面積包括了近岸地區(qū)，SERIS的Reindl表示，“這是新加坡漂浮光伏的一個(gè)巨大機(jī)遇。近岸地區(qū)也適合多種用途的空間，特別是漂浮光伏與養(yǎng)魚、海水淡化或綠氫的結(jié)合。”
PUB在10月宣布，在新加坡各地現(xiàn)有屋頂太陽能項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，建在水庫之上的兩個(gè)各為1.5MWp的FPV新項(xiàng)目已經(jīng)開始運(yùn)行。
Chong Mien Ling表示，在為未來漂浮系統(tǒng)確定合適的地點(diǎn)時(shí)，PUB將考慮可用的水庫表面積、現(xiàn)有用途(用水和娛樂活動(dòng))和潛在環(huán)境問題。PUB還計(jì)劃在水庫上開發(fā)兩個(gè)預(yù)估容量為100MWp和44MWp 的FPV電站。目前，咨詢研究正在進(jìn)行當(dāng)中。
"隨著太陽能電力的充裕和未來水需求的增長，我們希望利用更多的這種可再生資源來降低PUB的碳足跡，為國家緩解氣候變化付出的努力做出重大貢獻(xiàn)。"
勝科工業(yè)在今年早些時(shí)候宣布，計(jì)劃至2025年將可再生能源容量提升近四倍，達(dá)到10GW。在Tengeh電站經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，公司目前致力于在東南亞開發(fā)更多的FPV項(xiàng)目。
"全球有潛力達(dá)到FPV太瓦水平的最高值，通過大量的學(xué)習(xí)，勝科工業(yè)的Tengeh漂浮光伏電站為未來大型漂浮光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營和維護(hù)提供了藍(lán)圖。"
新加坡通過政府的整體努力加速太陽能開發(fā)
2020年，新加坡實(shí)現(xiàn)了350MWp的太陽能裝機(jī)容量目標(biāo)。新加坡計(jì)劃利用水體和屋頂助力實(shí)現(xiàn)2025年1.5GW光伏項(xiàng)目開發(fā)的新目標(biāo)。
咨詢公司Fitch Solutions在今年早些時(shí)候發(fā)表的研究報(bào)告中表示，由于土地受限，大型地面電站太陽能項(xiàng)目的范圍有限，這意味著太陽能的增長將以漂浮光伏或屋頂系統(tǒng)的形式進(jìn)行。
政府也在推動(dòng)可再生能源發(fā)電量的增長。Fitch表示，新加坡能源市場管理局調(diào)低了10MW-400MW發(fā)電機(jī)許可費(fèi)中的固定部分，降低了太陽能的開發(fā)成本，同時(shí)簡化了太陽能項(xiàng)目的申請流程。
新加坡旨在改變其生產(chǎn)和消費(fèi)能源的方式，太陽能是新加坡關(guān)注的四個(gè) "開關(guān) "之一。其他三個(gè)“開關(guān)”是區(qū)域電網(wǎng)、天然氣和低碳替代品，例如氫氣。
新加坡太陽能研究所副首席執(zhí)行官Thomas Reindl表示："在沒有其他形式的可再生能源，例如風(fēng)能、水能或生物質(zhì)能的情況下，太陽能光伏是新加坡唯一可行的可再生能源方案，"“整個(gè)政府都在倡導(dǎo)推動(dòng)開發(fā)更多的光伏項(xiàng)目。”
今年早些時(shí)候，新加坡住房和發(fā)展局根據(jù)SolarNova計(jì)劃啟動(dòng)了第六次招標(biāo)，支持在公寓樓和57個(gè)政府場所開發(fā)70MWp太陽能系統(tǒng)。
政府機(jī)構(gòu)JTC Corporation提出的、另一項(xiàng)名為SolarLand的計(jì)劃關(guān)注在空地上開發(fā)光伏系統(tǒng)。作為計(jì)劃的一部分，今年早些時(shí)候，能源公司殼牌簽署了在垃圾填埋場開發(fā)一個(gè)至少為72MWp的太陽能項(xiàng)目的協(xié)議。
最后， PUB支持在新加坡的水庫中開發(fā)FPV。
"太陽能是新加坡最可行的一種可再生能源形式，"PUB的政策與規(guī)劃主任、首席可持續(xù)發(fā)展官Chong Mien Ling表示，"新加坡的土地稀缺，水庫的水體面積廣大，具有利用太陽能發(fā)電的良好潛力。"
Reindl表示，通過公開招標(biāo)等方案都富有競爭力，在市場上引發(fā)了強(qiáng)烈共鳴。
原標(biāo)題：超12萬塊天合210組件！新加坡首個(gè)大型漂浮電站是如何建成的？
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