最近一段時(shí)間，“光伏”這個(gè)概念特別火。很多人知道了是太陽能發(fā)電以后，就不會太過在意，畢竟確實(shí)不是什么新鮮玩意。
但隨著“碳中和”與“碳達(dá)峰”的興起，一切突然又不一樣了。
這兩個(gè)熱門詞的概念不必多說，如何實(shí)現(xiàn)才最重要。簡單說一點(diǎn)，那就是用“清潔能源”取代傳統(tǒng)化石能源，從能源生產(chǎn)開始減少碳排放。
而光電正好就可以滿足需求。在近十年內(nèi)，隨著科技發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級，光伏發(fā)電成本大幅度下降，甚至超過了90%，已經(jīng)成為了最具有經(jīng)濟(jì)性的發(fā)電能源之一。
于是，在這種大勢的驅(qū)動下，“光伏+污水處理廠”這種新模式也應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)然，要說新也不算太新，早在2016年，浙江臺州就正式開啟了全國首個(gè)污水處理廠光伏電站，這個(gè)下文會做詳細(xì)介紹。文章主要分為四個(gè)部分：
光伏如何結(jié)合污水廠？
“光伏+污水廠”的優(yōu)勢/缺點(diǎn)
“光伏+污水廠”的實(shí)際應(yīng)用
“光伏+污水廠”的前景
在污水廠待過的人都知道，污水處理的耗能有多巨大。
我國城市污水處理廠平均電耗為0.292 KWh/m3，若全國污水處理廠按日處理能力16,573萬立方米計(jì)算，每天用于污水處理的電量會高達(dá)4,839萬KWh左右，相當(dāng)于葛洲壩水電站一天的發(fā)電量。
全年耗電133.18億KWh，約占社會總用電量的0.2%。電能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高降低了污水處理廠的投資效益，甚至成為 一些污水處理廠難以正常運(yùn)行的瓶頸。
而光伏發(fā)電成本持續(xù)降低，再加上污水處理廠的主要處理單元，如初沉池、曝氣池、二沉池?fù)碛休^大的表面空間，廠區(qū)內(nèi)的綠化地帶和辦公建筑屋頂也能安裝光伏電池組件，因此具備在污水處理廠實(shí)施光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本硬件條件。
白天工業(yè)電價(jià)較高，光伏發(fā)電系統(tǒng)恰在白天運(yùn)行，能抵消部分電力費(fèi)用，同時(shí)國家有分布式光伏發(fā)電補(bǔ)貼，不得不說，這種結(jié)合，還是非常具有誘惑力的。
說到優(yōu)點(diǎn)，光伏+污水廠的模式還是很明顯的：
污水處理廠耗電量大，同時(shí)又具有占地面積大、空間開闊的特點(diǎn)，在其上方建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。
提高污水處理效率及水質(zhì)。污水廠上架光伏，在水池上空安裝光伏板，直射水池的太陽光被遮擋了，光線弱了，抑制了原本經(jīng)常要清理的綠藻生長。
污水處理廠白天工業(yè)電價(jià)較高，光伏發(fā)電系統(tǒng)恰好在白天運(yùn)行，能抵消一部分電力費(fèi)用，減少污水處理廠成本。并且光伏發(fā)電為企業(yè)帶來收入增量。無論出租場地收入還是電費(fèi)打折優(yōu)惠，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)收入增量，效益良好。
光伏板還能遮擋雨雪、雜物，降低設(shè)備損耗。夏天在光伏板下蔭涼環(huán)境中，工作環(huán)境也會更舒適。
實(shí)現(xiàn)了向節(jié)約型企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，生態(tài)效益和環(huán)保效益明顯。污水企業(yè)引入風(fēng)、光、儲、充一體，成為綠色零排放企業(yè)。
水務(wù)+光伏在實(shí)現(xiàn)土地及空間資源的二次開發(fā)利用的同時(shí)，將極大地改善城市面貌，提升城市品質(zhì)。
缺點(diǎn)也不是沒有，比如：
容易受氣象與季節(jié)變化的影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定增加了污水廠配供電系統(tǒng)的電源管理難度，對污水廠供配電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行構(gòu)成一定的壓力；
污水廠一般為連續(xù)工作制，而光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天的有效光照時(shí)間內(nèi)工作，夜間不能為水廠設(shè)備供電，無法實(shí)現(xiàn)全天持續(xù)的節(jié)能。
01 北湖污水處理廠
圖片來源長江日報(bào)，鐘適 汪琦供圖
北湖污水廠污水處理廠項(xiàng)目總投資45.5億元，占地面積約1400畝。光伏電站一期場地屋面光伏裝機(jī)規(guī)模約1.46016兆瓦，占地約1.5萬平方米；一期場地大跨越柔性支架光伏裝機(jī)規(guī)模約22.26744兆瓦，占地約16.67萬平方米，總建設(shè)規(guī)模約23.7276兆瓦。該項(xiàng)目全壽命周期為25年。采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目。
02 馬頭崗水務(wù)：全流程智能自動控制+光伏能源回用
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馬頭崗水務(wù)位于河南省鄭州市東北部，占地面積1057畝，總投資約16億元，總設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模60萬立方米/日。中原環(huán)保自主開發(fā)出“水務(wù)+光伏”的分布式光伏發(fā)電新模式，已成為亞洲最大的“全流程智能自動控制+光伏能源回用”的現(xiàn)代化污水處理廠。
馬頭崗水務(wù)在廠區(qū)內(nèi)安裝了約15萬平方米的光伏板，總?cè)萘扛哌_(dá)17兆瓦，每年可提供約3,300萬度的綠色電能，相當(dāng)于植樹造林約18,300棵，節(jié)約發(fā)電燃煤約1.32萬噸，減少二氧化碳排放量約3.29萬噸，減少粉塵排放約8,976噸，環(huán)保效益突出，節(jié)能減排效果顯著。
03 仙居縣樂安環(huán)保能源污水廠
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浙江省臺州市仙居縣將水處理、光伏發(fā)電和休閑游憩等功能有機(jī)結(jié)合，打造成了“親水、透綠、生態(tài)、環(huán)?！钡幕▓@式污水處理廠，將廠區(qū)周邊的200多畝湖灘改造成為一片人工濕地公園，栽種了20多種凈水植物來凈化尾水。
同時(shí)在污水處理池上建有1.1萬平方米的太陽能光伏發(fā)電站，每年可提供140多萬千瓦時(shí)綠色清潔電能。能節(jié)約凈水約1.688萬噸，一年減排二氧化碳0.415萬噸，壽命周期內(nèi)總節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4.22萬噸，項(xiàng)目總的環(huán)保效益相當(dāng)于植樹300萬棵！
04 長善垸污水處理廠
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這是長沙首個(gè)污水處理廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，主要是利用污水處理廠氧化溝和沉淀池上方4.5萬平方米空間，安裝光伏組件，項(xiàng)目總裝機(jī)容量4.2兆瓦，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，每年可提供約400萬度綠色清潔電能，滿足長善垸污水處理廠約25%的用電需求。
該項(xiàng)目所發(fā)電量相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1320噸，減排二氧化碳4012噸，降低碳粉塵排放1094噸。長善垸污水處理廠因享受電價(jià)優(yōu)惠政策，每年可節(jié)省電費(fèi)支出20萬元以上。
05 王小郢污水處理廠
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該項(xiàng)目每年可提供約1200萬度綠色清潔電能，相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3936噸，減排二氧化碳11965噸，降低碳粉塵排放3264噸。所發(fā)電能采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，其中90%以上可被污水處理廠就地消納。
在源源不斷的輸送“綠色”電力的同時(shí)，污水處理廠的氧化溝和沉淀池上方空間還布滿清潔綠色能源的大恒光伏組件，居民看到的不再是污水處理的場景，有效的實(shí)現(xiàn)了土地及空間資源的二次利用。解決了困擾已久的環(huán)境保護(hù)問題。
06 南京鐵北污水處理廠
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作為南京市第一家擁有光伏發(fā)電站的污水處理廠，南京水務(wù)集團(tuán)下屬鐵北污水處理廠已安全高效運(yùn)營兩年。廠內(nèi)安裝了近4000塊高效多晶硅光伏組件，同樣采用的是“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式管理，平均每年可為電網(wǎng)提供電量約95萬千瓦時(shí)。
當(dāng)然，已經(jīng)在應(yīng)用分布式光伏發(fā)電的污水廠還有很多，篇幅所限，就不一一介紹了，大家感興趣的話可以自行搜索~
縱觀全文，我們可以發(fā)現(xiàn)，在污水處理廠實(shí)施光伏發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以降低電力成本開支，減少污水處理成本，而且還可以減少碳排放，環(huán)節(jié)城市的環(huán)保壓力，提高企業(yè)在承擔(dān)社會責(zé)任方面的形象。
根據(jù)彭博新能源預(yù)計(jì)，2050年可再生能源發(fā)電占比有望達(dá)到62%，其中風(fēng)電光伏的發(fā)電占比將達(dá)到 48%。新能源替代化石能源是未來的趨勢。
當(dāng)然，大家也不能過于樂觀，發(fā)電成本是下來了，這并不代表整個(gè)行業(yè)可以高枕無憂，全面推廣了，目前這種“光伏+污水處理廠”的模式還存在著不少難題。
比如在已建污水處理廠實(shí)施光伏發(fā)電系統(tǒng)存在基礎(chǔ)建設(shè)和安裝成本高、對建筑器材的防腐蝕要求高及光伏組件質(zhì)量等不確定因素，導(dǎo)致投資回收期較長等等。
總之，還是希望國內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)能借著“碳中和”的浪潮進(jìn)一步發(fā)展，探索在污水處理廠構(gòu)建微電網(wǎng)系統(tǒng)，利用更多的清潔能源包括光伏和風(fēng)力發(fā)電甚至是儲能系統(tǒng)，進(jìn)一步降低電力費(fèi)用支出，這樣既能讓污水廠的電力供應(yīng)自給自足，又能處理廢水，保護(hù)地球環(huán)境，何樂而不為呢。