阳光,来自苍穹的慷慨馈赠,未附价格标签,亦无枯竭之虞。光伏产业本应搭乘自然之力的东风拓展版图,然而仿若巨轮搁滩,困于“用地泥沼”,于桎梏下寻觅破局之道。
2025年1月10日,云南新能源高质量发展研讨会的召开,如同吹响了攻坚的号角。能源发展及光伏产业用地政策等热门议题聚焦于镁光灯下,成为这场头脑风暴的核心 “风暴眼”。
据参会企业汇耀品尚能源科技HYPSET介绍,此次会议在云南举办,或者说云南如此关心光伏产业发展的用地问题,可能有其产业发展和自然环境两方面的考虑。一方面,云南光伏产业规模大、前景广,另一方面,云南“山多地少”是现实。
据CPIA中国光伏行业协会在2024年12月的报告指出,在2024年前三季度集中式光伏发电项目装机分布中,云南以9.8GW的总容量位居全国第二,仅次于新疆(12.2GW)。而基于林业部门数据,云南同时也以约84%的山地面积占比“傲”领全国,用地问题势必引导其交出光伏产业发展新答卷。
2024年12月5日,CPIA名誉理事长王勃华在2024光伏行业年度大会上作“我国光伏行业发展形势分析”报告,其中介绍2024年前三季度不同类型装机分布
云南的山地地貌类型多样、分布广泛、高差较大,恰恰是全国其他省份山区发展的一个缩影。在用地紧张、生态趋严的现状下,如何实现中国光伏产业面对复杂场景的发展破局?
柔性支架:光伏电站复杂场景应用“利器”
光伏用地紧张如何破局,行业已经开始探索更为广阔的应用场景,从山地场景到海上光伏,光伏电站“上山下海”的趋势愈发明显。同时,光伏电站建设形势的转变,也催生着行业技术与产品的变革升级,柔性支架便是在这一形势下获得规模化应用的典型代表。
帮助光伏电站实现更广域覆盖的柔性光伏支架系统,确实是解题思路之一。柔性光伏支架系统以其高净空、大跨度、灵活可调、占地面积小等特点,高度适配于当下山地、荒坡、水池、滩涂、渔塘、污水厂等复杂应用场景,既为行业提供了一种更具性价比的建设方案,同时也解锁了此前难以利用的新空间。
在众多场景中,山地场景值得一说。作为山地柔性光伏支架系统的领军企业,汇耀品尚能源科技HYPSET已然感受到光伏电站复杂场景应用的迫切性。自设计并推出索结构柔性光伏支架系统产品以来,HYPSET柔性光伏支架系统累计出货已超过4GW,其产品应用遍布云南、山西、陕西等全国各地各种复杂山地场景下的光伏电站建设中。
“近年来,公司不断收到客户需求,要求在山地项目的建设过程中对原计划进行调整。原本采用固定支架设计的方案,在临近开工时需要重新规划,改为柔性支架与固定支架混合布置方案进行建设,进一步提升建设土地的利用率”,长期身处业务和行业一线,汇耀品尚能源科技HYPSET总工程师王永志对于近两年行业发生的变化尤为熟悉。据了解,HYPSET柔性光伏支架系统最大跨度可达60米,最高净空可达15米,对复杂的山地场景具备良好的适用性。
成本最优解:支架方案要因地制宜、定制化设计
中国光伏电站建设正进入新时期,用地问题已然成为制约大型地面电站建设的核心因素之一。从耕地红线愈发收紧、耕地占补平衡到用水生态等问题的频发,放眼全国,除了西北沙戈荒之外,能够供给光伏电站大规模建设的区域并不多。而光伏电站的建设发展,显然无法止步于西北沙戈荒。
据光伏們了解,近年以来,包括云南、山东、陕西、山西、广西等在内的多个省份均出现了因用地问题导致项目推迟建设的情况,有一线开发人士告诉光伏們,当前光伏电站开发工作中,土地、接入正成为稀缺资源,部分省份年度并网率甚至不足50%,这两大因素也是近两年各省批复了大量光伏电站指标,但推进进度不及预期的根本原因。基于此,多省份主管部门陆续发文要求尽快推进项目开工建设,同时也清理了一批超过时限未开工的项目指标。
在光伏电站建设中,采用柔性光伏支架系统节约光伏电站建设成本体现在两方面。一方面,柔性光伏支架系统的排布可以节约用地。以HYPSET参与设计、建设的全国最大的山地柔性光伏支架电站项目为例,该项目(华能山西分公司芮城县光伏发电项目)由华能芮城综合能源公司投建,直流侧容量230MW,其中柔性光伏支架系统容量210MW、固定支架容量20MW。柔性光伏支架系统部分由汇耀品尚能源科技HYPSET设计、建设。该项目在不增加征地的前提下,采用柔性支架与固定支架结合的方案,可以提升直流侧装机容量近30%,确保光伏电站直流侧容量按容配比需求实现。
另一方面,从现场施工角度来看,采用轻型支架立柱组件,现场组装不使用大型吊装设备,施工方便,可实现空间的综合利用,提升经济价值,柔性支架+土建合并成本低于固定支架方案。从发电量角度来看,柔性支架的灵活排布还可以规避部分山体阴影等带来的遮挡,在实际发电量方面也具有一定的优势。
据汇耀品尚能源科技HYPSET介绍,中国山区光伏资源丰富,闲置山地(不具备农业用途)可用光伏资源可以得到大规模开发应用,山地光伏现在是每年新投产集中式光伏电站里的“主力军”,占比超过60%。
在山地项目中,与传统固定支架方案相比,HYPSET柔性光伏支架系统在同等容量要求下,可节省土地约30%-40%,提升单位面积装机容量约30-50%。这极大地解决了土地不足、容量布置不够的问题,提高了发电量,投资成本也比传统电站要相对更低。
汇耀品尚能源科技HYPSET总工程师王永志告诉光伏們,由于柔性光伏支架系统并非标准产品,每个项目的资源禀赋、安装环境、土地条件等均有所不同,所以在支撑客户进行方案设计时,需要因地制宜,从项目实际出发,为客户提供成本最优的定制解决方案。
云南也是汇耀品尚能源科技HYPSET重点耕耘的省份之一。HYPSET几乎在云南各州市都有柔性光伏支架系统项目在建或投运,真正扎根进这一西南能源宝地。
在云南大理州,HYPSET在陡峭荒芜的斜坡上扎起绿色能源之网。由国家能源集团云南电力有限公司投建的国能祥云、宾川县复合型光伏项目现已投运,该项目柔性光伏支架系统容量达114.09 MW,均由HYPSET进行设计、建设。在该项目中,山地坡度过大是主要建设困难,局部最大坡度达到约40度,HYPSET利用其大跨距的优势进行化解。
在云南德宏州,HYPSET在绵延3427亩的山地之上,唱响蓝色与绿色的光能赞歌。位于德宏州盈江县的150MW农业光伏发电项目也已投运,其中柔性光伏支架系统由HYPSET设计、建设。在2023年建成时,该项目是西南地区采用索结构柔性光伏支架系统建设的单体规模最大的光伏项目。
在云南楚雄州,HYPSET在一片片沙化山地之间开出“绿能之花”。楚雄州光热充足、干旱少雨,大部分山区土壤偏酸性,山地更加破碎不平,且土壤存在沙化现象,保水保肥力差。这种不适合农业耕地的地貌环境,却是集中式光伏发电的理想场所。由国家电投集团云南国际电力投资有限公司投建的云南省楚雄州南华县独田箐项目,目前正在紧张建设中,HYPSET深度参与其中的柔性光伏支架系统设计和建设,将基于对丰富各异的山地形态和支架结构系统的研究,确保项目的顺利建成投运。
一般来说,柔性支架与固定支架混合布置的方式,可发挥各自优势,提高土地利用率,节省土地、电力、土建成本、清表费用等,光伏电站的投资回报率会更高。
以HYPSET云南某150MW山地项目为例,该项目采用了柔性支架与固定支架混合方案,柔性光伏支架系统单跨可达35m,采用滑移安装,施工过程中,跨中板下无需进行清表作业,大幅减少项目整体清表费用;同时因土地使用量减少,方阵间连接道路措施费用、水土保持补偿费等与土地相关费用将同步减少。在未考虑前述费用情况下,优化后方案(柔性支架+固定支架)将比原可研方案(全固定支架)项目建设成本大幅下降。
在相同的容量布置情况下,与完全使用固定支架方案相比,采用柔性支架与固定支架混合布置的方案,虽然支架采购、安装成本相对略高,但项目土建成本明显下降,土地租赁费用大幅下降,整体投资较低,经济性也更好。
“非标品”柔性支架:稳定性是基础
事实上,柔性支架并不是行业的新产品,其应用历史已经有近十年,但行业仍多有担忧,主要聚焦在稳定性与可靠性方面,尤其是在大风天气作用下,组件容易发生扭曲、碰撞,造成光伏组件隐裂或发生不均匀变形。
不过,在采用柔性光伏支架方案的光伏电站里,也有很多经受住了大风、台风等恶劣天气的考验。在广西某山地项目(柔性+固定混合布置),2023年4月遭遇第一场台风,固定支架受损严重,汇耀品尚能源科技HYPSET柔性光伏支架系统安然无事;同年7月,在国能(泉州)热电有限公司泉港联合石化光伏项目,HYPSET柔性光伏支架系统正面抵抗15级台风,整套柔性光伏支架系统结构无变形,基础无沉降。2024年,两广地区由汇耀品尚能源科技HYPSET设计、建设的多个农光、渔光、山地柔性光伏支架项目,也在历史罕见的17级超强台风“摩羯”中经受住了自然界的强大考验。
HYPSET柔性光伏支架系统项目泉港联合石化项目抵御超强台风“杜苏芮”
在谈及柔性光伏支架系统的技术门槛时,汇耀品尚能源科技HYPSET总工程师王永志多次提到,风洞测试在支架系统设计过程中非常重要,光伏支架的结构强度和稳定性设计主要受到自重、风荷载、雪荷载等影响,组件尺寸的增加也会降低支架的气动稳定性。通过风洞试验,能够对柔性光伏支架系统产品的可靠性进行验证。
据介绍,HYPSET已联合西南交大等多家权威机构开展测试研究,其索结构柔性光伏支架系统风洞试验已经完成,通过了权威第三方系统安全性评估。
显然,柔性光伏支架系统的研发、生产和应用需要长期且持续的投入。王永志表示,汇耀品尚能源科技HYPSET柔性光伏支架系统不是简单的“复制粘贴”,是因地制宜、定制设计的非标产品,几乎每个项目的设计方案都不一样。这就需要企业在产品、设计、供货、安装等多个层面提供全流程支持服务,任一环节出现问题都会给电站后期的安全稳定运行造成极大的隐患。
事实上,随着光伏电站应用场景的愈发复杂,能够适应行业发展需求且提供可靠稳定产品的企业,将成为这个行业细分领域的“王者”,柔性支架便是这个时代的产物,而汇耀品尚能源科技HYPSET柔性光伏支架系统则为这一领域提供了优秀的参考典范。