摘要：自“领跑者计划”实施以来，在政策引导和市场推动下，我国光伏发电应用模式不断创新，水面光伏以其减少对耕地、林地、草地等土地的占用为优势，正逐渐成为中东部光伏发电应用领域新的投资热点，“漂浮式光伏电站”与“打桩式渔光互补电站”建设项目逐步增多，本文主要针对“漂浮式光伏电站”建设中的设计、性能、产能、环保、经济性等关键问题展开技术经济分析对比。
关键词：新型不锈钢浮体；塑料浮体；技术经济性对比
随着土地利用形势的日益紧张，光伏发电转移到水上不失为一个好方法，水上漂浮电站即将被光伏行业推向一个发展的新高峰。据有关资料统计，水面光伏电站总装机量2017年约为1GW以上。当前的浮体制造业如何能满足供给需求，采用用何种材质浮体是行业内关心的一个问题。
全国的光伏电站用浮体产能到底有多大？国内存在的浮体型式有哪些？根据相关资料搜集，目前市场上存在的浮体主要有集成式浮体与塑料一体化浮体两种型式。我们从它的生产工艺来作分析，其中集成式浮体主要有两种型式：一种是市面上存在的塑料浮体与镀锌支架结合的浮体产品，还有一种存在的是协鑫电力设计研究有限公司最新研发的不锈钢浮筒与镀锌钢支架结合的浮体产品；另一种则为一体化浮体，主要是吹塑工艺制成（如图）：
集成式浮体
传统塑料浮筒+镀锌钢支架浮体 | 新型不锈钢浮筒+支架浮体 |
一体化浮体
传统塑料浮筒+镀锌钢支架与一体化浮体基础都为塑料浮体，可以看做同一大类，新型不锈钢浮筒则归为另一类别。下面我们主要从性能、产能、环保、经济性四个方面对塑料浮体与新型不锈钢浮体进行对比分析。
1.性能：新型不锈钢浮体+支架的水上光伏电站，此方案设计的基本理念是以不锈钢浮桶为浮体，分散排布，通过钢管网格状连接固定成稳定的整体，解决常规方案密铺带来的浮体承重严重过剩问题。同时，通过增大浮体间支架的间距，增加了水体的透光及透风率，且不锈钢浮筒不易被腐蚀，使用寿命满足运营周期，还可以二次回收利用；塑料浮筒的配方主要是由高密度聚乙烯原料，首先让我们来梳理一下塑料产品的使用寿命到底有多长？从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起，塑料工业迄今已有近150年的历史，吹塑技术发展于二战期间，在上世纪50年代后期得到广泛应用，常用的塑料制品主要为注塑、吹塑、挤塑等工艺。据现有的资料统计，塑料制品使用寿命约在5年以下的约占65%（此类产品大多是生活日用品），使用寿命约在10年以下约占20%（此类产品多为工业注塑品），使用寿命能达到25年以上的约占15%（此类产品多为室内PVC、PE、PPR管），至于吹塑制品能在室外使用25年的到目前为止无相关文献记载；且它们之间连接拼接而成，对水下环境造成很大面积的遮挡，透光性较差，存在拼接点多、整体稳定性差、易被大风掀起、使用寿命短等缺陷。
2.产能：新型不锈钢浮体在市场上有较成型的生产模具，能有效促成大规模的生产，且生产工艺简单，出货速度快，周期短，能够满足电站快速建设需求；而塑料浮筒主要是吹塑工艺制成,每台吹塑机配备一套模具生产，三班24小时的生产量约在250-300个浮体，每块电池组件需要两浮体（托板浮体和走道），也就是说每一台吹塑机全天满负荷生产也只能满足约130块电池组件的安装需求。每1MW约3700块电池组件，以此计算1台大型吹塑机满负荷生产一个月也只能满足1MW电站的安装需求，如果是1GW约370万块电池组件740万个浮体则需要约95台大型吹塑机不分昼夜全年满负荷生产才能满足需求。
3.环保：对水面漂浮式光伏电站来说，影响电站品质及安全的关键因素，在于电站浮筒的质量及使用寿命。新型不锈钢浮体产品不易老化、可回收，不会对水质造成污染；而目前的塑料加工行业水深莫测，质量参差不齐、受残酷的市场竞争和利益的驱动，有些厂商甚至用再生塑料以次充好，目前中国已成为塑料垃圾的最大进口国，也是最大的再生塑料生产国，这些塑料垃圾的来源有医用塑料垃圾、生活废弃塑料、化学容器等，其中含有重金属、化学有毒元素及放射性元素。这些塑料垃圾已经对我国的环境及人民健康造成危害，如果这些垃圾塑料产品在水面漂浮式光伏电站中得到大面积的使用，对我国水域污染的严重性是不可想象的，大面积的水质恶化后，再来还原水质的代价将是无法估量的，海量的塑料垃圾对环境的恢复将是一大难题，这种发展模式与光伏发电这个清洁环保的主题方向是背道而驰的，它将又是一个灾难性污染源。
4.经济性：新型不锈钢浮体通过增大浮体间支架的间距，增加了水体的透光及透风率，且25年后的残值回收价值远高于塑料浮体，从而从另一个侧面降低了工程造价与度电成本，目前浮体、支架和锚固系统总成本已经控制在1元/瓦以内，后期将控制在0.85元/W；塑料浮筒很有可能达不到25年，中途更换1-2次甚至更多次的浮筒，其后果是不堪设想的，不但更换浮筒麻烦程度非常大，并且成本费用单瓦造价将会高达6元以上。这必然是电站投资方不可能承受的损失。它会成倍的延长光伏电站的回收期，更可能亿元投资全部打水漂。
5.结论：不锈钢浮筒与塑料浮筒技术经济对比分析总结如下表所示：
名称 | 塑料浮筒（高密度聚乙烯） | 不锈钢浮筒 |
使用年限 | 塑料制品寿命4-12年 （很难达到25年使用年限） | 不锈钢寿命25年以上 |
质保期 | 5年 | 25年 |
产能 | 塑料浮筒采用吹塑工艺，产能有限，交货周期长，品牌杂乱，无法满足电站需求 | 不锈钢浮体生产工艺简单，出货速度快，周期短，满足电站快速建设需求 |
回收价值 | 老化后基本无回收价值 | 不锈钢具有较高回收残值 |
环境 | 易老化，无法回收，还会产生大量的工业垃圾，对环境造成二次污染，后期对当地环境将是一大负担 | 不锈钢产品产品不易老化，可回收，不易对水质造成污染 |
功能 | 塑料浮筒不便安装组串式逆变器、汇流箱、电缆桥架（另需加浮筒或引向陆地安装） | 不锈钢浮筒支架支持安装组串式逆变器、汇流箱、电缆桥架和电池组件的横竖布置方式 |
稳定性 | 吹塑浮筒方块式组合结构，重量轻、易摇晃、断裂、易被大风卷起 | 不锈钢浮体为钢架网络状连接固定成稳定的整体，结构稳定，不易被大风卷起 |
周期成本 | 4-6元/W（如果更换2次以上成本约6元/W） | 目前浮体、支架和锚固系统总成本已经控制在1元/瓦以内，后期将控制在0.85元/W |
收益 | 对比地面电站可提高约6%的发电量 | 不锈钢有极强的反光功能，对比地面电站可提高约9%，比塑料浮筒可提高约3%发电量。还具有良好的降温功能，有效延缓电池组件的衰减率 |
水面浮动式光伏电站具有整体性，方便太阳能跟踪系统的安装和运行，减少了地面光伏电站因每块电池板均需安装双轴跟踪系统而造成的成本的极大提高。若浮体架台采用不锈钢浮体，还能节约成本，且达到高度回收的环境保护效益。合适的选址很关键，比较适宜在面积较广、径流稳定、风速低、光照条件较好、水位变化较小、开发条件较好等水域。可选静风区的湖泊、水库等，无大规模航运、非生态敏感区。本人认为凡事都有存在的理由，不能将塑料浮体一棍子打死、弃之不用，我们应该在两者之间选取一个综合平衡点，既要考虑国家的环保要求，也要必须满足水上光伏电站的建设需求。