■ 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司舟山供電公司 張 非 李 凱 王秀秀 虞哲燕

隨著科技創(chuàng)新和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目在東部沿海地區(qū)得到快速應(yīng)用。漁光互補(bǔ)是將新能源和漁業(yè)結(jié)合在一起，采用水面上建設(shè)光伏電站，水面下進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的模式，從而實(shí)現(xiàn)“一地兩用、漁光互補(bǔ)”，可有效降低水域高溫影響，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖效益，促進(jìn)節(jié)能綠色發(fā)展，推動(dòng)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益雙贏的目的。

近年來(lái)，為加快能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)落地實(shí)施，全社會(huì)開(kāi)啟了新能源發(fā)展應(yīng)用的加速鍵。隨著太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的成熟，農(nóng)村地區(qū)分布式光伏發(fā)電站如雨后春筍般涌現(xiàn)，既能緩解緊張的能源需求，又能實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的目標(biāo)，因此光伏發(fā)電技術(shù)在世界各國(guó)的發(fā)展勢(shì)如破竹，已占據(jù)新能源領(lǐng)域的半壁江山。

光伏發(fā)電技術(shù)最核心的是光伏電站，光伏電站的建設(shè)需要長(zhǎng)期占用大量土地資源，而我國(guó)人均土地占地面積少，光伏建設(shè)投資回報(bào)周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致光伏電站的發(fā)展受到一定限制。我國(guó)東部沿海地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達(dá)，尤其是舟山作為海洋漁業(yè)強(qiáng)市，享有“海天佛國(guó)，漁都港城”美譽(yù)，海域面積占比高達(dá)96%，具有發(fā)展?jié)O光互補(bǔ)光伏發(fā)電的廣闊前景和得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)。

漁光互補(bǔ)[1]是國(guó)內(nèi)分布式光伏圈內(nèi)的新秀，采用“板上發(fā)電、板下養(yǎng)殖”的模式，在不改變形態(tài)、不影響地面原使用功能的前提下，充分發(fā)揮漁、光互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，讓漁業(yè)養(yǎng)殖與新能源產(chǎn)業(yè)同步發(fā)展，極大地提高了土地的利用率和單位面積土地的產(chǎn)值，既能緩解生態(tài)壓力，又能實(shí)現(xiàn)一地多用，真正實(shí)現(xiàn)發(fā)電和養(yǎng)殖雙贏。

農(nóng)村地區(qū)因地理?xiàng)l件限制，多采用分布式光伏發(fā)電技術(shù)，主要建設(shè)在廠房屋頂及水庫(kù)區(qū)域。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，又可細(xì)分為養(yǎng)殖、種植業(yè)應(yīng)用的農(nóng)光互補(bǔ)，漁光互補(bǔ)發(fā)電和屋頂分布式發(fā)電以及與微電網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的分布式發(fā)電等模式[2]?？傮w而言，漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電技術(shù)采用取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)能作為能量來(lái)源，結(jié)合地理發(fā)展條件節(jié)約土地資源，在發(fā)電過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，在提高收益和節(jié)能減排上面的優(yōu)勢(shì)日趨明顯，目前已在東南沿海地區(qū)被認(rèn)為是建設(shè)分布式光伏電站的最優(yōu)實(shí)踐，并逐步向中西部地區(qū)拓展。

漁光互補(bǔ)發(fā)展現(xiàn)狀

漁光互補(bǔ)的發(fā)展

我國(guó)漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電技術(shù)相較于國(guó)外發(fā)展較晚，2014年9月2日，國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》中提到，應(yīng)因地制宜利用灘涂、魚(yú)塘、湖泊等建設(shè)就地消納的分布式光伏電站[3]，江蘇常熟于2014年實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首家漁光互補(bǔ)光伏電站并網(wǎng)投運(yùn)，這為漁光互補(bǔ)光伏技術(shù)的發(fā)展和推廣起到了示范引領(lǐng)作用。近年來(lái)，江蘇、浙江等地漁光互補(bǔ)光伏電站如星羅棋布般發(fā)展起來(lái)。2022年1月，浙江省人民政府辦公廳印發(fā)《浙江省擴(kuò)大有效投資政策二十條》，其中明確提出，“加快光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)。允許10萬(wàn)米3以下水庫(kù)水面建設(shè)漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目?！蹦壳耙呀?jīng)并網(wǎng)的典型項(xiàng)目有浙江寧波慈溪200兆瓦漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目，江蘇揚(yáng)州寶應(yīng)108兆瓦漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目，以及湖南益陽(yáng)北港長(zhǎng)河100兆瓦漁光互補(bǔ)項(xiàng)目等。

漁光互補(bǔ)建設(shè)模式

目前，水面光伏電站的建設(shè)模式主要為漁光互補(bǔ)式和漂浮式，其中漁光互補(bǔ)式光伏電站又稱為固定式光伏電站，采用打樁建設(shè)模式，常規(guī)采用2×28排布方案為基本單元，每個(gè)基本單元8根樁，具有施工方便、適用性廣、成本較低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，但隨著水深的增加，打樁電站的成本也會(huì)明顯上升。漂浮式光伏電站結(jié)合現(xiàn)有光伏漂浮系統(tǒng)的網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)及漁光互補(bǔ)裝置，由漂浮方陣提供浮力，適用于水深、浪高、水底環(huán)境要求高、養(yǎng)殖魚(yú)類等特定場(chǎng)景，可減少水分蒸發(fā)，抑制藻類生長(zhǎng)，防止水體富營(yíng)養(yǎng)化，具有運(yùn)維便利，水面清潔良好，成本較低等優(yōu)勢(shì)。

漁光互補(bǔ)特點(diǎn)

在環(huán)保性能上，漁光互補(bǔ)光伏電站采用太陽(yáng)能發(fā)電，環(huán)保無(wú)污染，通過(guò)光伏組件的安裝，可在一定程度上降低水面溫度，夏季為水域提供良好的遮擋作用，降低水產(chǎn)生物高溫影響及水面植物光合作用，一定程度上抑制藻類繁殖，提高水質(zhì)環(huán)境和資源利用效率。

在產(chǎn)研結(jié)合上，當(dāng)前漁光互補(bǔ)發(fā)展迅速，“光伏＋業(yè)務(wù)”融合性高，可充分促進(jìn)漁業(yè)生產(chǎn)和光伏發(fā)電的協(xié)同性、互補(bǔ)性和融合性，并據(jù)此建立漁光互補(bǔ)技術(shù)體系或標(biāo)準(zhǔn)，并為光伏＋業(yè)務(wù)提供一站式解決方案新思路，產(chǎn)研學(xué)結(jié)合并進(jìn)形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)新模式，進(jìn)一步提高科技創(chuàng)新能力，促使鄉(xiāng)村振興更上新臺(tái)階。

在效益發(fā)展上，漁光互補(bǔ)項(xiàng)目無(wú)能源消耗成本，在當(dāng)今國(guó)際形勢(shì)下，可為用戶節(jié)省大量投資成本，又可獲取持續(xù)穩(wěn)定的補(bǔ)貼收益，達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，提高水庫(kù)或魚(yú)塘綜合可利用價(jià)值。加上模塊化設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)備匹配度高，將極大提升系統(tǒng)可靠性和維護(hù)便利性。

漁光互補(bǔ)項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用

項(xiàng)目氣象地理?xiàng)l件

舟山市太陽(yáng)能資源充足，根據(jù)氣象數(shù)據(jù)顯示，年日照小時(shí)數(shù)達(dá)2 100～2 800小時(shí)，2020年全年日照小時(shí)數(shù)位列浙江省第一，年日照天數(shù)為233～242天，日平均氣溫為16.3 ℃，年太陽(yáng)輻射量為468.3～492.7千焦/厘米2是國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能資源可利用的優(yōu)質(zhì)開(kāi)發(fā)區(qū)域。

舟山市定海區(qū)某養(yǎng)殖場(chǎng)位于舟山市定海區(qū)長(zhǎng)白島，地形狹長(zhǎng)，四面環(huán)海，沿岸多深水良港，良好的地理環(huán)境滿足了漁光互補(bǔ)光伏項(xiàng)目的一切要求，可充分利用廣袤的水上區(qū)域開(kāi)發(fā)豐富的太陽(yáng)能資源，建設(shè)綠色環(huán)保的新能源業(yè)態(tài)，有利于推動(dòng)社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)三方更好地和諧發(fā)展。

圖1 2021年浙江省年平均日照時(shí)數(shù)分布

圖2 2021年浙江省年平均總輻射分布

項(xiàng)目建設(shè)

本項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)思路為采用分布式光伏電池組件，分塊安裝于該養(yǎng)殖場(chǎng)，集中并網(wǎng)，采用自發(fā)自用，余電上網(wǎng)模式，按照就近分散接入，就地平衡消納的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)兼顧景觀效果及自然環(huán)境的有機(jī)結(jié)合和減少土地的占用面積。光伏電站利用太陽(yáng)能電池陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電能，通過(guò)直流/交流并網(wǎng)逆變器將太陽(yáng)能電池陣列發(fā)出的直流電逆變成50赫茲、380伏的交流電，接至用戶內(nèi)部低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

該漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目首期工程于2022年7月開(kāi)工建設(shè)，總裝機(jī)容量215.82千瓦，占地2 000米2，架設(shè)光伏板394塊，逆變器2臺(tái)，總投資90萬(wàn)元，于2022年12月正式并網(wǎng)發(fā)電。目前已建成1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)蝦塘，預(yù)計(jì)年發(fā)電量約28萬(wàn)千瓦·時(shí)，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤70.9噸，減少二氧化硫排放量6.5噸、氮氧化物排放量3.2噸、二氧化碳排放量215.4噸。2024年前將實(shí)現(xiàn)20余個(gè)蝦塘全覆蓋，整體占地面積40萬(wàn)米2，屆時(shí)該項(xiàng)目的整體年發(fā)電量可達(dá)700萬(wàn)千瓦·時(shí)。

本工程首期規(guī)模215千瓦，一次建成投運(yùn)，通過(guò)太陽(yáng)能電池板陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電能，再經(jīng)串式并網(wǎng)型逆變器，單臺(tái)逆變器功率為100千瓦，將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流，并入電網(wǎng)。本項(xiàng)目采用分散逆變、集中并網(wǎng)的布置方式，多個(gè)逆變器出線通過(guò)各自配電箱匯總后，通過(guò)一回線路將分布式光伏接入380伏低壓母線，實(shí)際輸出最大交流功率約800千瓦。項(xiàng)目一次系統(tǒng)接線示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 一次系統(tǒng)接線示意圖

項(xiàng)目效益分析

經(jīng)濟(jì)效益

減少能源消耗成本。漁光互補(bǔ)項(xiàng)目利用技術(shù)的創(chuàng)新集成，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成可供養(yǎng)殖的電能，降低養(yǎng)殖成本，實(shí)現(xiàn)零污染、零排放智能養(yǎng)殖模式，對(duì)于傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型具有里程碑式的意義。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每節(jié)約1千瓦·時(shí)電量，相當(dāng)于減少0.785千克碳排放，相應(yīng)節(jié)約0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放量0.997千克、二氧化硫0.03千克、氮氧化物0.015千克。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)年發(fā)電量28萬(wàn)千瓦·時(shí)，因此每年可減少煤炭消耗112萬(wàn)噸，減少碳排放量133.9萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放量279.2萬(wàn)噸、二氧化硫8.4萬(wàn)噸、氮氧化物4.2萬(wàn)噸。這種清潔、低碳、高效的養(yǎng)殖模式，不僅能實(shí)現(xiàn)漁、光一體化發(fā)展，還為我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和服務(wù)清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供全新思路，推動(dòng)社會(huì)高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

推動(dòng)農(nóng)村創(chuàng)效增收。結(jié)合當(dāng)前光伏建設(shè)補(bǔ)貼政策，該項(xiàng)目主要收益為上網(wǎng)電費(fèi)，可通過(guò)年發(fā)電量測(cè)算年度收益。項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)期內(nèi)年度發(fā)電量計(jì)算公式為:

式中:E為年發(fā)電量，千瓦·時(shí)；t為當(dāng)?shù)啬攴逯等照諘r(shí)長(zhǎng)，小時(shí)；P為光伏方陣安裝容量，千瓦；K為電池組件長(zhǎng)期運(yùn)行性能衰降修正系數(shù)，一般取0.9。

舟山市峰值日照時(shí)長(zhǎng)為3.92小時(shí)/天，光伏方陣安裝容量為215千瓦，根據(jù)計(jì)算公式可知:年發(fā)電量 = 3.92×365×215×0.9 = 276 859.8千瓦·時(shí)。

浙江省上網(wǎng)電價(jià)為0.415 3元/千瓦時(shí)，由上述年發(fā)電量計(jì)算年收益公式為:

式中:Ar為年收益，元；E為年發(fā)電量，千瓦·時(shí)；Pe為上網(wǎng)電價(jià)，元/千瓦·時(shí)；Pa為發(fā)電補(bǔ)貼，元/千瓦·時(shí)。

代入上述數(shù)值進(jìn)行計(jì)算:276 859.8×0.415 3 = 114 979.88元

該系統(tǒng)投入成本900 000元，年收益114 979.88元，投資回報(bào)周期為:900 000 /114 979.88≈7.82，因此大約需要7.8年時(shí)間能夠收回投資。

一般來(lái)講，光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用期限普遍為25年，因此從第8年至25年之間基本獲取為純利潤(rùn)。以此為基礎(chǔ)測(cè)算:25年的總利潤(rùn) = 25 ×114 979.88 = 2 874 497元；凈利潤(rùn)=（25 - 8）×114 979.88 = 1 954 657.96元；平均年收益 =1 954 657.96/25 = 78 186.32元。

綜上所述，該項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，投資回報(bào)周期短，可作為農(nóng)村地區(qū)“光伏＋產(chǎn)業(yè)發(fā)展及創(chuàng)收增效”的主要推廣模式。

社會(huì)效益

符合國(guó)家節(jié)能減碳發(fā)展理念。當(dāng)今國(guó)際能源資源緊張，成本居高不下，漁光互補(bǔ)項(xiàng)目可有效減少能源消耗，尤其是煤炭資源，每年可減少二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等數(shù)萬(wàn)噸的排放量，具有非常好的節(jié)能減排效益和綠色環(huán)保價(jià)值，也是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的必由之路。隨著“光伏+產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)”的發(fā)展，漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)等一系列生態(tài)模式應(yīng)運(yùn)而生，進(jìn)一步深入踐行綠水青山的發(fā)展理念，推動(dòng)了鄉(xiāng)村用能優(yōu)化，提高能效使用水平，從而助力實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村綠色、低碳、經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)引擎。漁光互補(bǔ)項(xiàng)目通過(guò)獲取穩(wěn)定持續(xù)的上網(wǎng)電費(fèi)及補(bǔ)貼，因此在農(nóng)村獲得了快速發(fā)展，有助于“雙碳”目標(biāo)下農(nóng)村農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和地方產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，切實(shí)提高農(nóng)業(yè)附加值和農(nóng)村生產(chǎn)力，增加鄉(xiāng)村客戶收益和水產(chǎn)效益，實(shí)現(xiàn)清潔能源和農(nóng)村生產(chǎn)養(yǎng)殖的跨界融合，推動(dòng)農(nóng)村水產(chǎn)養(yǎng)殖全面升級(jí)改造、結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、用能更加高效，為拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展提供了全新思路。

旅游科教價(jià)值遠(yuǎn)大。項(xiàng)目建成后，可與農(nóng)村旅游資源互相融合輔助，助力打造宜居、宜游、宜業(yè)的現(xiàn)代化鄉(xiāng)村。通過(guò)打造舟山海島水產(chǎn)品牌，賦能鄉(xiāng)村振興，在增加水產(chǎn)品附加值的同時(shí)，可結(jié)合旅游業(yè)發(fā)展現(xiàn)代休閑觀光農(nóng)漁業(yè)。如何借助舟山群島優(yōu)勢(shì)，利用大規(guī)模的漁光互補(bǔ)設(shè)施吸引游客觀光旅游，打造舟山城市特色新名片，推動(dòng)發(fā)展特色旅游產(chǎn)業(yè)，切實(shí)提升村民的幸福感、獲得感。同時(shí)，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中也可建立可持續(xù)的政府、企業(yè)、高校等多方聯(lián)動(dòng)機(jī)制，打造集綠色能源、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、文旅休閑、鄉(xiāng)村研學(xué)為一體的產(chǎn)學(xué)研科教平臺(tái)，推動(dòng)鄉(xiāng)村振興與綠色發(fā)展。

生態(tài)效益

促進(jìn)節(jié)水減排。漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目可有效減少水體蒸發(fā)量70%～85%，有利于降低水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本，且改變了傳統(tǒng)的養(yǎng)殖設(shè)施結(jié)構(gòu)，一定程度上提高水產(chǎn)存活率，并可在此基礎(chǔ)上優(yōu)化調(diào)整，建設(shè)具有循環(huán)功能的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，通過(guò)改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，擴(kuò)大水產(chǎn)養(yǎng)殖面積，不僅為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供足夠的能源，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)水增效。此外，該項(xiàng)目不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，且會(huì)抑制藻類生物的光合作用，控制水草生長(zhǎng)泛濫，避免水藻污染，有利于生態(tài)修復(fù)。

推動(dòng)智慧漁業(yè)發(fā)展。分析研究表明，漁光互補(bǔ)光伏電站對(duì)水體中的溫度、營(yíng)養(yǎng)度、光照條件等都有較強(qiáng)影響，在一定程度上可為不同養(yǎng)殖種類水產(chǎn)生物提供理想的生長(zhǎng)條件。由于光照強(qiáng)度和周期變化會(huì)對(duì)水產(chǎn)系統(tǒng)造成一定影響，也可通過(guò)人工控制手段改變光照條件，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)生物的優(yōu)質(zhì)、快速生長(zhǎng)，推動(dòng)舟山群島藍(lán)色海洋經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

結(jié)論

長(zhǎng)白大滿養(yǎng)殖場(chǎng)是將現(xiàn)代漁業(yè)園區(qū)與光伏發(fā)電項(xiàng)目高度結(jié)合的應(yīng)用典范，開(kāi)啟了水下養(yǎng)殖與水上發(fā)電的雙贏模式，在充分發(fā)揮土地效益，實(shí)現(xiàn)水域高效利用、增加清潔能源產(chǎn)能的同時(shí)，提高水產(chǎn)品的質(zhì)量和效益，打造特色旅游休閑模式，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民創(chuàng)效增收，對(duì)土地綜合利用和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到良好的示范引領(lǐng)作用，真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益共同發(fā)展。同時(shí)，加快新能源與各區(qū)域產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，大力促進(jìn)鄉(xiāng)村振興，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)跨越發(fā)展貢獻(xiàn)力量，是可在農(nóng)村地區(qū)推動(dòng)發(fā)展的“光伏＋產(chǎn)業(yè)”新思路、新模式。