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我国水面光伏产业发展现状、问题与建议

作者:中国储能网新闻中心 来源:双碳情报 发布时间:2025-04-15 浏览:

中国储能网讯:光伏发电是我国新能源产业发展的重点战略方向。2021—2022年,国家发展改革委、国家能源局等部委相继出台《“十四五”可再生能源发展规划》和《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》等政策文件,将水面光伏[1]纳入可再生能源优先发展战略。随后在地方层面,多地出台了电价补贴与用地优惠政策,鼓励建设水面光伏项目。水面光伏由于其不占用土地、发电效率高等特点,在我国快速发展,2021年我国水面光伏项目总装机容量(11.6吉瓦)已达全球第一,总面积(258.5平方公里)占全球的95.1%[2]。然而,近年来由于各部门政策缺乏有效协同,大量已建的河湖水面光伏项目被强制拆除,造成巨大损失。本文分析了我国水面光伏的发展现状,梳理了当前存在的主要问题,并结合当前最新政策动态,提出对策建议。

一、我国水面光伏发展现状

1、我国水面光伏总装机容量已居全球第一

在我国光伏产业的快速发展时期,水面光伏由于不占用土地资源,可减少水量蒸发,又兼顾渔业养殖等优点,近年来受到广泛关注。据伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)《2024漂浮光伏市场概况》报告显示,全球水面光伏装机容量持续增长,预计到2033年将增长至77吉瓦[3]。我国水面光伏规模位列全球第一,是大规模水面光伏电站的主要建设国家,主要分布在山东、江苏、浙江、辽宁、广东、湖北等沿海、沿江地区。

2、国家出台政策加强河湖光伏项目管理

2022年《水利部关于加强河湖水域岸线空间管控的指导意见》(水河湖〔2022〕216号)发布后,各地进一步强化了河湖管理范围内光伏项目建设的管理。2023年自然资源部办公厅、国家林业和草原局办公室和国家能源局综合司联合发布《关于支持光伏发电产业发展规范用地管理有关工作的通知》(自然资办发〔2023〕12号),对项目的选址提出了严格要求。水利部在2024年2月印发《关于纵深推进河湖库“清四乱”常态化规范化的通知》(水河湖〔2024〕36号),要求持续排查整治河湖管理范围内违法违规建设光伏电站的现象。随后,河北、甘肃、吉林、山西等省也相继下发总河长令,开展河湖管理范围内光伏电站和风力发电项目排查整改工作。

二、存在问题

1、不同部门政策矛盾,造成投资的巨大损失

在我国水面光伏的快速发展时期,大量河湖管理范围内已建项目被要求拆除或采取占补平衡等方式进行整改,造成了大量的人力物力财力浪费。江苏省2022年以后未出现新建河湖光伏电站项目,安徽和江苏部分侵占河湖用地的项目陆续拆除,在2023年水利部河湖保护中心联合中国科学院调研的18个项目中,已有16个采取拆除、占补平衡等方式进行整改,河湖光伏项目逐渐被叫停。如江苏省泗洪县天岗湖光伏发电项目办理了环评、土地、规划等手续,却未办理水行政许可手续。《2022年长江经济带生态环境警示片》通报泗洪县天岗湖6处违建光伏问题。在多部门督促下,该项目被责令拆除,2023年9月14日泗洪县政府制定《泗洪县天岗湖光伏有序退出方案》,9月21日宿迁市政府批复该方案,光伏设施计划到2029年全部退出[4]。

类似案例还有安徽省焦岗湖光伏发电项目[5]、安徽省六安市裕安区淠河苏埠光伏项目等。究其原因,是因为国家尚未出台多部门统一法规和政策文件规范水面光伏的建设和管理。我国内陆水体类型众多(河流、湖泊、水库、塘坝、坑塘、沟渠、采矿塌陷新生水域等),众多小型水体、人工水体无防洪功能或防洪功能很弱,且未划定管理范围。地方具体实施时,对于湖泊周边/水库库汊的范围、水体类型界定的方法和原则不清晰,指导意见难以执行操作,各类内陆水面光伏电站项目的审批处于停滞状态,进而导致审批时对拟建项目“一刀切”禁止的实际现象。

2、大规模开发面临诸多技术挑战

水面光伏在具体应用推广时面临结构设计、稳定性、维护、耐久性、能效等方面的技术挑战[6]。首先,必须采用先进的防潮和防腐技术,确保所有光伏组件设备均达到高标准的技术要求。其次,水面光伏组件容易受到风浪冲击、台风破坏、生物附着等影响,还有一些浮体结构受刚性桁架结构的限制,只能安装一系列小型系统,无法整合成一个大的平台,这对于电气系统的配置非常不利。水下环境的复杂性对结构安全性和系统稳定性的要求更高,因此在成本构成中,光伏支架及安装部分显得尤为关键,水面光伏投资高于陆地同类项目。此外,漂浮式光伏采用的非晶硅太阳能电池光电转换效率仅为10%左右,且不稳定,阻碍了其推广应用。最后,设备组件维护任务艰巨,复杂多变的水域环境更是为维护工作增加难度,若设备品质未达标,可能会引发发电效率的显著降低或完全中断[7]。

3、水面光伏对河湖防洪、生态环境负面影响程度需科学评估

水面光伏的有利影响主要归纳为:减少水面蒸发、抑制藻类繁殖,对水域生态环境具有一定保护作用。据德国科研团队2021年9月刊发的论文显示,水面光伏系统能使水体中硝酸盐浓度最高下降14%、叶绿素浓度平均降低17.5%,溶解氧变化很小[8]。

水面光伏对水生态环境潜在负面影响主要包括:①影响防洪安全。水面光伏大量的桩基和支架占用河道行洪断面,缩小过水面积,降低过水能力,阻碍行洪。经水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心估算分析,光伏面板占用河道面宽52.3%时,水位抬高17%,流速降幅达到10%;电池板被淹深度为0.5米时,水位抬高15%,流速降幅达10%。②影响水环境。水面光伏板遮光效应可能会造成水体溶解氧减少进而导致水体自净能力减弱。台湾嘉义大学科研人员2022年3月的一项研究论文表明[9],水面光伏会显著降低水温和溶解氧。在淮南潘集沉陷区漂浮式水上光伏电站中,高覆盖区域的水环境关键指标叶绿素a的浓度显著低于低覆盖区。③影响水生生物。水面光伏运行过程中,长期遮光和组件老化释放的有毒有害污染物会阻碍水生生物的生长和繁殖,进而降低水生生物多样性和破坏生态系统稳定性。上海海洋大学2021年的一项研究发现[10],水面光伏遮光不利于6、7月份伊乐藻根系生长,可能会导致水体中沉水植物的衰退。同时,光伏建设和运营中产生的高温和电磁波等均会对鸟类产生较大影响。如宿迁市泗阳县沃行达光伏项目运行后,鸟种类减少48种,降幅24.5%[11]。

三、对策建议

1、完善法律法规与管理制度,全过程规范水面光伏发展,对已建项目科学论证、分类管理

光伏产业是实现国家碳达峰碳中和目标、能源结构调整的主力军,对光伏电站项目建设不能搞“一刀切”。针对不同部门管理要求不协调,甚至相互冲突的问题,建议由国家发展改革委牵头,协调国家能源局、自然资源部、水利部、生态环境部等部门,研究出台水面光伏建设的政策法规文件,明确建设要求和审批流程,明确禁止和允许的水体类型和区域,提出分类管控办法,明确光伏布设规模、布设方式、布设位置、环保措施等具体要求,提升河湖水面光伏管理的可操作性。

建议对已建成的水面光伏,属地政府应组织开展防洪影响评价,对于严重影响防洪安全、河势稳定、生态安全的,应尽快清理整治;对于影响较小的,应采取补救措施,消除负面影响,严禁管理“一刀切”。同时,要加强河湖管理范围内光伏电站项目建设的全生命周期监督管理,切实减少建设、运行以及报废拆除对河湖生态环境的不利影响,定期评估设施对周围水环境、水生态的影响,依据评估结果及时调整管理策略制定应对方案。

2、加强技术研发,助力水面光伏大规模商业推广

首先,主要设备选型要具有技术先进性和环境适应性,对光伏组件等设备的防潮防腐性进行充分的技术论证。加快研发适应水下、水面环境的高可靠性设备,开发高性能、耐腐蚀、轻质材料用于构建浮体结构。其次,优化器件设计(如使用高性能的半导体材料),提高光伏面板的光吸收率,提升能量转换效率。再次,加强施工方案审核把关,做好施工方案优化,方案可行性高,重点做好桩基施工、斜桩角度控制、防腐工艺等关键点监控要定期维护和检测设备,降低故障率,加强远程监控和自动化维护系统的开发。

3、设立专项课题,深入研究水面光伏对河湖生态环境影响

当前尚缺乏关于水面光伏对河湖水环境水生态系统影响的系统研究,亟需开展现存光伏项目的动态监测和科学研究,支撑河湖生态保护。建议设立专项课题,深入研究水面光伏建设与运行对河湖水环境、生物多样性、水生生物栖息地等影响。重点开展:①水面光伏对水环境的影响:选取典型光伏项目,以光伏区及非光伏区为研究对象,分析不同季节、不同时间水温、溶解氧、营养盐、叶绿素a等指标的差异,构建水动力—水环境模型,综合评估水面光伏对水环境的影响;②水面光伏对水生生物和生态系统结构的影响:开展定位观测,分析浮游植物、浮游动物、底栖动物、水生植物、鱼类的种类组成、密度、生物量等特征,探明光伏对湖泊初级生产力、次级生产力的影响,揭示光伏对湖库水生生物群落结构、多样性、完整性的影响机制;③面向生态保护的水面光伏对策措施:整合分析光伏对河湖生态环境的影响,提出光伏建设对湖库生态环境影响评估技术方案,针对可能的负面效应,提出光伏布设规模、布设方式、布设位置、环保措施等方面的对策建议。

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