導讀
近日，中國能源建設(shè)中南研究院總承包的北湖污水處理廠分布式光伏電站項目并網(wǎng)發(fā)電。
北湖污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目位于武漢市青山區(qū)北湖污水處理廠，總?cè)萘?3、7兆瓦(峰值)，總覆蓋面積約11.5萬平方米。是中國最大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目。該項目位于北湖污水處理廠部分建筑的屋頂上、光伏組件布置在水池上，包括二沉池、預(yù)應(yīng)力柔性支架用于生物池上方的零件支架，安裝容量為23.1兆瓦(峰值)，鋼柱高度為8米，最大連續(xù)跨度為730米，最大單跨度為59.3米，是我國柔性支架系統(tǒng)中最大的單跨。
項目并網(wǎng)發(fā)電后，在25年運營期間，每年可提供約2200萬度的綠色清潔電能，全部用于北湖污水處理廠生產(chǎn)用電，節(jié)省約8000噸燃煤發(fā)電，相當于減少約2萬噸二氧化碳消耗，在減少污染和碳方面取得了顯著成效。
1、污水處理耗電量大，光伏成為首選
近年來，我國提出鼓勵污水處理企業(yè)綜合利用空間，開發(fā)光伏發(fā)電。
2021年6月，武漢市城市排水漢三鎮(zhèn)實業(yè)控股有限公司的子公司，與中國電力工程咨詢集團中南電力設(shè)計院有限公司達成協(xié)議，共同打造北湖污水處理廠光伏發(fā)電項目。
北湖污水處理廠位于武漢市洪山區(qū)騰飛大道與八吉福街交叉口的東側(cè)。它是中國最大的一次性污水處理廠。如今，武昌市的一半廢水通過埋深超過40米的大東湖深隧道運往北湖污水處理廠進行深度處理。然而，繁忙的污水處理也意味著巨大的電力消耗。
同時，北湖污水處理廠抽水深度較深、處理量大。在污水處理的直接生產(chǎn)成本中，電能消耗占30%以上，因此光伏發(fā)電已成為最佳選擇。這有利于污水處理廠擺脫對傳統(tǒng)電力的長期依賴，不僅為污水處理廠的基礎(chǔ)設(shè)施提供綠色電力，而且實現(xiàn)大氣環(huán)境與水污染減排的雙贏，可謂一舉兩得。
污水處理廠水處理池面積大，年平均用電量相對較大。光伏發(fā)電項目采用污水處理廠屋頂、沉砂池、生化池等，在光伏板上方，具有獨特的空間優(yōu)勢；其次，污水處理廠上方的光伏板可以阻擋池內(nèi)的陽光，有效抑制池內(nèi)綠藻的生長。
2、占地18萬平方米，建筑最美“光伏池”
作為中國最大的一次性污水處理廠，也是武漢主要城區(qū)第一家進行分布式光伏項目的污水處理廠，就像“領(lǐng)頭雁”一般存在，但在施工過程中，并非一帆風順。
今年4月，武漢發(fā)布了大風藍色預(yù)警，這無疑是對建設(shè)工作的挑戰(zhàn)。項目組得知這一消息后，提前計劃，連夜施工，安裝穩(wěn)定系統(tǒng)，對光伏板進行加固等預(yù)防性響應(yīng)一難題“大風大雨”之時。
同時，由于湖泊污水處理廠大型處理池較多，僅二次沉淀池的直徑就達到50米以上。本工程的難點之一是在池面上鋪設(shè)大跨度光伏板。
因此，本項目選擇了鋼結(jié)構(gòu)與預(yù)應(yīng)力鋼索系統(tǒng)的組合支撐結(jié)構(gòu)，根據(jù)鋼索的預(yù)應(yīng)力促進鋼索獲得剛度，并通過垂直穩(wěn)定系統(tǒng)將每條線路連接成一個整體，共同抵御風震的影響。其中，二次沉淀池區(qū)域的鋼為59、3m，是我國預(yù)應(yīng)力鋼索光伏支撐系統(tǒng)中最大的單跨。大跨度帶來的撓度問題可以通過張拉副電纜有效調(diào)整，促進光伏電站的安全性和美觀性。
新的安裝方法使建筑成本比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)支架低30%到50%，承載能力提高30%以上，施工周期縮短40%到50%，管樁數(shù)量節(jié)約90%以上，鋼材消耗量節(jié)約30%到50%，建筑能耗大大降低。
北湖污水處理廠這次選用“屋頂光伏池面大跨越柔性支架光伏”中國最大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目。
3、“光伏污水廠”，能源經(jīng)濟新模式
近年來，隨著國家雙碳政策的出臺，許多公司積極探索和尋找新時代的能源經(jīng)濟模式。去年4月，國務(wù)院明確指出，應(yīng)鼓勵污水處理企業(yè)選擇綜合利用空間“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”指導光伏發(fā)電項目建設(shè)方式。
因此，在“雙碳”在目標下，污水處理廠的節(jié)能減排已被提上議事日程。為了保證污水處理的效率和水質(zhì)，越來越多的污水處理廠開始探索光伏發(fā)電的方式。
同時，光伏發(fā)電成本不斷降低，再加上污水處理廠空間巨大的自然優(yōu)勢，污水處理廠的主要處理單位，如初始沉淀池等、曝氣池、二沉池表面空間大，光伏電池組件也可安裝在廠區(qū)綠化區(qū)和辦公樓屋頂。因此，在污水處理廠實施光伏發(fā)電系統(tǒng)具備基本硬件條件。
目前武漢北湖污水處理廠安裝光伏板5、4萬塊，并網(wǎng)發(fā)電。據(jù)相關(guān)負責人介紹，北湖污水處理廠安裝的光伏板總面積為18萬平方米。其中屋頂光伏裝機規(guī)模約1、46016兆瓦，占地面積約1、5萬平方米，柔性支架光伏裝機規(guī)模約22、26744兆瓦，占地面積約16、67萬平方米，總建設(shè)規(guī)模約23、7276兆瓦。
據(jù)估計，北湖污水處理廠光伏發(fā)電項目并網(wǎng)發(fā)電后，在25年運營期內(nèi)，每年可提供約2200萬千瓦時的綠色清潔電能，占工廠總用電量的20%。這些電能將用于北湖污水處理廠的生產(chǎn)和用電。因此，每年可節(jié)約8000噸發(fā)電和燃煤，相當于減少約20000噸二氧化碳的消耗，在減少污染和碳方面取得了顯著成效。本項目的使用“水務(wù)光伏”進一步降低廢水廠用電成本，促進類似光伏項目可持續(xù)發(fā)展的自然優(yōu)勢，未來可在水系統(tǒng)中逐步復(fù)制推廣，大力踐行綠色發(fā)展理念。
