導讀
近日，中國能源建設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發電。
北湖污水處理廠分布式光伏發電項目位于武漢市青山區北湖污水處理廠，總容量23、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、預應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，最大連續跨度為730米，最大單跨度為59.3米，是我國柔性支架系統中最大的單跨。
項目并網發電后，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用電，節省約8000噸燃煤發電，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綜合利用空間，開發光伏發電。
2021年6月，武漢市城市排水漢三鎮實業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計院有限公司達成協議，共同打造北湖污水處理廠光伏發電項目。
北湖污水處理廠位于武漢市洪山區騰飛大道與八吉福街交叉口的東側。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成本中，電能消耗占30%以上，因此光伏發電已成為最佳選擇。這有利于污水處理廠擺脫對傳統電力的長期依賴，不僅為污水處理廠的基礎設施提供綠色電力，而且實現大氣環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，具有獨特的空間優勢；其次，污水處理廠上方的光伏板可以阻擋池內的陽光，有效抑制池內綠藻的生長。
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，也是武漢主要城區第一家進行分布式光伏項目的污水處理廠，就像“領頭雁”一般存在，但在施工過程中，并非一帆風順。
今年4月，武漢發布了大風藍色預警，這無疑是對建設工作的挑戰。項目組得知這一消息后，提前計劃，連夜施工，安裝穩定系統，對光伏板進行加固等預防性響應一難題“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大跨度光伏板。
因此，本項目選擇了鋼結構與預應力鋼索系統的組合支撐結構，根據鋼索的預應力促進鋼索獲得剛度，并通過垂直穩定系統將每條線路連接成一個整體，共同抵御風震的影響。其中，二次沉淀池區域的鋼為59、3m，是我國預應力鋼索光伏支撐系統中最大的單跨。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鋼結構支架低30%到50%，承載能力提高30%以上，施工周期縮短40%到50%，管樁數量節約90%以上，鋼材消耗量節約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電項目大的污水處理廠分布式光伏發電項目。
3、“光伏污水廠”，能源經濟新模式
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濟模式。去年4月，國務院明確指出，應鼓勵污水處理企業選擇綜合利用空間“自發自用、余量上網”指導光伏發電項目建設方式。
因此，在“雙碳”在目標下，污水處理廠的節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，越來越多的污水處理廠開始探索光伏發電的方式。
同時，光伏發電成本不斷降低，再加上污水處理廠空間巨大的自然優勢，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綠化區和辦公樓屋頂。因此，在污水處理廠實施光伏發電系統具備基本硬件條件。
目前武漢北湖污水處理廠安裝光伏板5、4萬塊，并網發電。據相關負責人介紹，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模約22、26744兆瓦，占地面積約16、67萬平方米，總建設規模約23、7276兆瓦。
據估計，北湖污水處理廠光伏發電項目并網發電后，在25年運營期內，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和用電。因此，每年可節約8000噸發電和燃煤，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發展的自然優勢，未來可在水系統中逐步復制推廣，大力踐行綠色發展理念。
