在光伏电站应用中，大多光伏电站建设于地面，且主要建设在我国西部青海、新疆、甘肃等省份，但这些地区并非负荷中心，而且随着光伏电站的发展，地面土地资源日趋紧张。在此背景下，屋顶和水面光伏电站越来越受到关注。屋顶光伏技术已趋于成熟，目前国内已在大规模应用；但水面光伏技术刚处于萌芽状态，作为光伏发电的新形式受到广泛关注，全国多地进行了探索和实践。

一、水面光伏电站介绍

按照基础固定模式，水面光伏电站可根据水域深浅及水底地质状况，分为桩基固定式和水面漂浮式。浅水区（约3米以内）以“固定打桩+固定支架式”为主，少量采取“固定打桩+跟踪支架式”。深水区漂浮式（不小于3米），通过制作塑料浮箱或浮筒工字钢整体底座的形式漂浮于水面。目前固定打桩方式是主流应用形式，成熟案例较多，漂浮式多为容量较小的示范项目。本文重点讨论聚乙烯浮体在水面漂浮式电站上的应用。

二、水面漂浮电站分类

根据目前国内外水面漂浮光伏电站建设的情况，电站浮力系统技术方案主要有如下3类：

1、HDPE浮体方案：本方案所有浮力、结构受力均由HDPE浮体提供和承载；

2、浮体+钢构方案：本方案由浮体提供浮力，结构受力均使用钢

支架构件受力；

3、浮体发电一体化方案：光伏电池与浮体高度集成一体化。

目前HDPE浮体方案和浮体+钢构方案均有规模化应用，浮体发电一体化方案由英国设计师菲尔-波利提出，暂无规模化应用。

三、水面漂浮电站优势

漂浮式电站具有水上光伏较地面光伏的相同优势：发电效率高、可规避土地限制、免税水面、环境保护、运营维护方便等。

此外，漂浮式电站有桩基固定式不可比拟的优势。因为水面漂浮式采用的漂浮光伏组件模块生产流程少，重量轻，可以节约运输成本和安装费用；同时，各个部件是集成在一起的一个整体，不但防水性能好，在波浪的拍击下，各个部件也不会产生共振现象造成损坏，生产成本也只有铝合金框架太阳能组件的十分之一。其快速组装的特性也有利于光伏发电新能源在水面上的运用和推广。

四、发展水面漂浮电站的机遇与有利条件

一、政策机遇

1、《产业用地政策实施工作指引》、《光伏发电站工程项目用地控制指标》等土地政策的先后出台使得光伏用地难的问题更加凸显，土地使用的合法性问题成为地面光伏项目的首要规划风险。

2、2015年，国家能源局推出一种促进先进光伏产业产品应用和产业升级的光伏扶持专项计划——光伏“领跑者”计划，旨在鼓励能效光伏“领跑者”产品的技术研发和推广。通过该计划可以引导国内光伏制造业从追求规模扩张向注重质量效益转变，从而实现从高补贴政策依赖模式向低补贴竞争力提高模式的转变。2016年，国家能源局实施的光伏“领跑者”基地规划陆续推出，其中，两淮采煤沉陷区3.2GW水面光伏规划成为新亮点。根据两淮采煤沉陷区水面光伏发电规划报告（2016-2018年）》预计，到2018年，两淮采煤沉陷区主导产业及带动产业总产值将突破1000亿元。水面光伏或将成为光伏产业新突破口，新千亿元市场启动在即。《规划》中指出，“力争2025年底，水面光伏产业格局初步显现。”

二、丰富的水力资源条件

中国拥有近300万平方公里海域、9.1万平方公里湖泊、8.6万座水库，有极大发展水面光伏电站的地形优势。3.2万公里长的海岸线，其中大陆岸线为1.8万公里，沿线发展水面光伏电站，不仅操作难度系数较低，还可全面为沿线经济发达地带提供电力支持。

五、聚乙烯浮体在水面漂浮电站上的应用

漂浮式水上光伏需要漂浮设备来支撑光伏电池板——即浮体。浮体多采用强韧的高分子聚乙烯等材料通过吹塑工艺加工而成，可漂浮在水面上，可制成组合式浮动模块。相比混凝土材质浮体的脆性易损，体积庞大、难加工等特点，PP聚丙烯材质的低温冷脆，非中空吹塑级材料，不易加工等特点，不锈钢材质浮体的成本高昂、薄壁不锈钢易锈穿、安装难度高等特点，高分子聚乙烯是目前最好解决水陆连接问题的产品。

聚乙烯浮体具有良好的性能和合理的价格，相同情况下，光伏面板、逆变器等价格一定，使用聚乙烯浮体架台成本约为钢支架成本的1/4。此外，它对环境无害，而且基本不用维护。不管是深水浅水，动水静水，咸水淡水，冻水热水，净水污水，几乎只要是有水的地方，浮体都可以物尽其用。浮体组成的各类产品具有变化无穷、自由组合成各式形状，简单且快速的安装和拆卸，对环境无害，轻巧、稳定和安全，100%免维护等特点。

六、聚乙烯浮体前景

水上漂浮式是最水上光伏电站的基本形式，在日本、印度、韩国、新加坡、英国、挪威、美国、巴西、澳洲等均有成熟应用，特别是日本，这种形式得到广泛利用。我国相比起步较晚，但近年在河北、湖北、江苏、浙江等地相继出现多种形式的水上光伏电站，水上光伏电站在我国发展十分迅速。我国第一座规模漂浮光伏电站是河北临西县一期30兆瓦地面光伏电站中的8兆瓦水面漂浮光伏系统，于2015年7月完成并网。芜湖三山8.5兆瓦水上漂浮电站项目也于2015年8月开始并网发电。淮南采煤塌陷区20兆瓦水上漂浮电站项目也于2016年3月底实现15兆瓦的并网发电。这几个项目标志着我国水上漂浮光伏电站已经起步，也引起了国家能源部门的重视。随着目前我国采矿塌陷区光伏领跑者计划的持续开展、光伏电站用地的日益减少，水面漂浮式光伏电站作为光伏发电行业的一个新产品，即将被光伏行业推向一个发展的新高峰。

据相关信息统计，水面光伏电站总装机量2017年约为1Gw以上。这1Gw的塑料浮体用量，目前的浮体制造业如何能满足供给需求，是行业关心的一个问题。
    目前全国的光伏电站用浮体产能到底有多大？我们从它的生产工艺来作分析。浮体的生产主要是吹塑工艺制成，生产设备一般为120升以上吹塑机或者是生产厂家定制非标设备，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个浮体（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。

七、聚乙烯浮体面临的挑战

作为水面光伏电站的重要支撑平台，浮体架台是关系到整个光伏电站能否正常运行发电的重要环节。目前光伏电站的全生命周期为25年，浮体架台必须具有良好的抗腐蚀、低密度、抗冻胀、抗风浪等特性与之匹配。如果将塑料浮体作为水面漂浮式光伏电站的基础，它到底能使用多年？行业众说纷纭，有人说5年，有人说12年，更有甚者高呼30年的使用寿命，对此投资方非常茫然，在当今这个质量责任终身制的大环境下给决策者带来了巨大的压力和责任风险。这就如同用泥土做楼房的基础所存在的风险，这种结构的产品结果就是建筑的倒塌或者是拆掉楼房换基础。如果水面漂浮式光伏电站的使用寿命因浮体而达不到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，不但更换浮体麻烦程度非常大，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。
    有些塑料浮体厂家存在侥幸心理，认为高风险高利润并存，殊不知适当减少利润，不要一味追求低成本，实打实的去做好浮体品质，相应风险也会减少很多，“宁可坐在宝马里哭，不愿坐在自行车上笑”这句话是多么讽刺，笑到最后的人才是胜者，才会成为光伏浮体行业的标杆。
    现在对于那些追求低成本高要求的人已经有了血的教训，目前有些塑料浮体的工程案例出现了问题： 

    1、位于青海省青海湖旅游风景区的塑料浮筒码头安装3年现已全部更换； 
    2、浙江千岛湖旅游风景区的塑料浮筒码头安装2年就出了严重的质量问题； 
    3、在日本已安装的塑料浮筒的电站不足3年已经出现了浮筒漏水问题。
    既然投入水上光伏这一行我们就要把它做好，投机倒把者终会被行业淘汰。

八、结束语

我国水上光伏尚处示范阶段，虽然水上光伏电站技术距离大面积、大规模开发还有一定的距离，组件长期在潮湿环境中的可靠性、浮台的承载能力和使用寿命等问题还有待进一步验证，但随着产业的发展、技术的进步，相信国内会有越来越多的企业开始涉足漂浮式光伏发电系统的开发利用。未来通过试验示范项目的建设，逐步积累工程经验，解决组件长期在潮湿环境中的可靠性、浮台的承载能力和使用寿命等技术问题，水上光伏发电系统的开发利用有着良好的前景，并会从浅水区走向更深水区，扩大应用范围。