深圳機(jī)場調(diào)蓄水池水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)研究

關(guān)鍵詞：深圳機(jī)場；光伏發(fā)電；漂浮式

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）06-0084-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.023

Research on Shenzhen Airport Water Storage Tank Water Surface Floating Photovoltaic Power Generation Technology

HUANG Jun，ZHANGQing，YANG Jianqiang （Shenneng （Shenzhen） New Energy Investment Co.，Ltd.， Shenzhen51803o， China）

Abstract：Floatingphotovoltaicpower generation technologyisanovelapproachtoelectricitygeneration，thesucesul research of which holds significant importance for the developmentof power systems.Taking floating photovoltaic power generationtechnologyastheresearchobjectandcombining it withtheactual conditionsof Shenzhen airport，this paper summarizes the principlesand advantages offloating photovoltaic power generation technologyand analyzes the key technologiesand expected benefitsofapplyingfloating photovoltaics totheregulating reservoiratShenzhenairport.

Keywords：Shenzhen airport; photovoltaic power generation; floating確保太陽角度達(dá)到最佳值，使發(fā)電效率達(dá)到最佳值。

1.2 優(yōu)勢

1.2.1 高效利用太陽能

近年來，我國為實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的清潔化發(fā)展，大力研究光伏發(fā)電技術(shù)。水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)是一種新型發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用有效促進(jìn)了電力生產(chǎn)發(fā)展。水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)雖然日漸成熟，但是在機(jī)場建設(shè)中的應(yīng)用研究較少。本文結(jié)合相關(guān)理論和實(shí)踐研究，探討機(jī)場調(diào)蓄水池水面漂浮式光伏發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)及測試要點(diǎn)。

光伏板漂浮在水面上，能夠跟隨太陽角度變化調(diào)整姿態(tài)，確保與太陽形成最佳角度，繼而提升太陽能的總體發(fā)電效率。另外，水面反射率比地面更大，水面障礙物陰影相對較小，使水面光伏發(fā)電量相比陸地發(fā)電效率高 15%～20% ，是更為高效的太陽能發(fā)電技術(shù)。

1水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)概述

1.1原理

1.2.2 節(jié)約土地資源

水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)是新型光伏發(fā)電技術(shù)，借助太陽能電池板實(shí)現(xiàn)光能和電能的轉(zhuǎn)換。該技術(shù)以光伏板及浮體為關(guān)鍵裝置，兩個(gè)裝置結(jié)合后放置于水面，漂浮在水面的光伏板能夠根據(jù)太陽角度變化實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)，

陸地太陽能發(fā)電需要占用大量土地，進(jìn)一步加劇了土地資源的緊張狀況。而水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)可在廢棄河道、湖泊、水庫等水域中建設(shè)，無須占用耕地，可有效緩解因土地資源有限給光伏發(fā)電發(fā)展

帶來的限制。

1.2.3 降低水溫，改善水質(zhì)

水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)具有改善水質(zhì)的功能。研究發(fā)現(xiàn)，光伏板覆蓋于水面上可有效減少水面蒸發(fā)，控制水體溫度。此外，光伏陣列可提升水遮光效果，有效抑制水中藻類生長，從而改善水體水質(zhì)。

1.2.4適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性高

漂浮式發(fā)電系統(tǒng)可以安裝在不同的水域，如湖泊、水庫、河道以及海洋等，具有廣泛的適應(yīng)性。此外，漂浮式光伏平臺能夠靈活地與其他可再生能源技術(shù)（如風(fēng)能、水能等）相結(jié)合，形成綜合能源系統(tǒng)，提高能源利用效率。

1.2.5 經(jīng)濟(jì)效益顯著

水上光伏電站的建設(shè)成本通常低于陸上電站，因?yàn)闊o須進(jìn)行土地平整或打地基等場地準(zhǔn)備工作。同時(shí)，水上光伏電站可以提升水體的附加值，如結(jié)合農(nóng)業(yè)與漁業(yè)發(fā)展，為水上漁業(yè)或附近農(nóng)業(yè)提供電力援助，促使電能高效應(yīng)用。

2深圳機(jī)場調(diào)蓄水池水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)研究的可行性及重要性

我國在機(jī)場光伏發(fā)電技術(shù)研究方面還處于起步階段。但是，從發(fā)展來看，機(jī)場的電力能耗消耗巨大，

以后將會不斷增加，所以為控制機(jī)場的電力能耗，有必要在機(jī)場建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)。

2.1 可行性

2.1.1太陽能資源豐富

深圳市位于中國南部海濱，毗鄰香港特別行政區(qū)，地處廣東省南部，平原占陸地面積的 22.1% 。海岸線長 257.96km ，海域面積為 1145km² 。深圳市擁有豐富的太陽能資源，總輻射值自北向南依次減小，年總輻射量為 4600～5040MJ/m² 。深圳市的年均總輻射量如圖1所示。

深圳機(jī)場地區(qū)的太陽總輻射月總量主要集中在5—10月，其中7月為輻射量最佳的月份。深圳機(jī)場地區(qū)水平面全年日照輻射總量為 4852.8MJ/m² ，依據(jù)《太陽能資源等級總輻射》（GB/T31155—2019）中的分類方法，屬于太陽能資源豐富地區(qū)。太陽能資源豐富程度等級評定劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2.1.2 光伏容量較大

根據(jù)收集的資料，各調(diào)蓄水池光伏容量估算如表2所示[1。由表2可知，該機(jī)場調(diào)蓄水池的光伏容量較大，總裝機(jī)容量約為 225.93MWp ，適合建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，具有發(fā)展光伏發(fā)電的可行性。

2.2 重要性

深圳機(jī)場調(diào)蓄水池 400kW 水面光伏試驗(yàn)測試平臺將成為國內(nèi)首個(gè)在調(diào)蓄水池上建設(shè)的光伏電站項(xiàng)目。通過實(shí)施該項(xiàng)目，能夠推動“光伏 + 機(jī)場調(diào)蓄水池”各環(huán)節(jié)的有機(jī)融合，加速成果轉(zhuǎn)化和落地示范。該項(xiàng)目具有顯著的行業(yè)引領(lǐng)優(yōu)勢，能夠支撐“雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有突出的示范意義。在國家大力發(fā)展新能源發(fā)電的背景下，本項(xiàng)目的開展能夠解決機(jī)場調(diào)蓄水池水面建設(shè)光伏電站的關(guān)鍵技術(shù)問題。

3深圳機(jī)場調(diào)蓄水池水面漂浮式光伏發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)及測試要點(diǎn)

3.1關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 減反射研究

針對機(jī)場飛行區(qū)這一特殊應(yīng)用場景，通過數(shù)學(xué)建模分析光伏組件的布置傾角和方位角的變化，太陽入射角和方位角的變動，以及飛機(jī)起飛和降落時(shí)飛行員視角的變化等因素的綜合影響。在實(shí)際應(yīng)用測試中，所采用的光伏組件均額外增設(shè)定制的減反射膜。

3.1.2研發(fā)一套錨固系統(tǒng)技術(shù)

針對機(jī)場調(diào)蓄池的特殊條件，進(jìn)行錨固系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于機(jī)場調(diào)蓄池的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，從安全角度出發(fā)水上漂浮電站的錨固系統(tǒng)不能對調(diào)蓄池主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。因此，錨固系統(tǒng)不能采用較為成熟的鋼制螺旋地錨方式，而是選擇對主體結(jié)構(gòu)更為友好的混凝土錨塊形式。另外，從保護(hù)調(diào)蓄水池池壁及漂浮方陣結(jié)構(gòu)的考慮出發(fā)，在漂浮方陣周圍設(shè)置撐桿，即采用活動鉸接裝置將浮體、連接桿和調(diào)蓄水池池壁進(jìn)行串聯(lián)，以防止漂浮方陣由于調(diào)蓄水池泄流及臺風(fēng)的影響撞擊池壁造成雙向破壞。

此外，調(diào)蓄池的設(shè)計(jì)必須考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，以實(shí)現(xiàn)其特有的泄洪功能。因此，在設(shè)計(jì)錨固系統(tǒng)時(shí)會充分考慮調(diào)蓄水池泄洪口位置、泄洪流速及水位變化情況，優(yōu)化光伏組件的布置方式及布置位置，并驗(yàn)證浮體拉耳、插銷、鋼絲繩、錨點(diǎn)等受力，研發(fā)一套錨固系統(tǒng)技術(shù)。

3.1.3研發(fā)一套防臺風(fēng)安全組合裝置

針對機(jī)場飛行區(qū)的高安全要求，從組件安裝結(jié)構(gòu)等角度出發(fā)，研發(fā)一套防臺風(fēng)安全組合裝置。考慮優(yōu)化傳統(tǒng)組件安裝方式，由單一的螺栓安裝或者壓塊安裝，轉(zhuǎn)為“雙保險(xiǎn)”螺栓 + 壓塊的安裝方式，并對組件邊框采取邊框材料定制加強(qiáng)、安裝孔位增加等方式，以達(dá)到機(jī)場飛行區(qū)特殊場景的高安全要求[2]。

3.1.4電磁輻射研究

光伏電站在運(yùn)行過程中必然會產(chǎn)生電磁輻射，應(yīng)用電磁強(qiáng)度測量儀、電磁輻射分析儀、頻譜儀、全向電場探頭等設(shè)備，測試光伏電站的工頻磁場強(qiáng)度、工頻電場強(qiáng)度、射頻場強(qiáng)度等，并對不同距離的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行分析對比，由國內(nèi)權(quán)威專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)出具相關(guān)報(bào)告，以此來論證光伏建設(shè)是否影響航空通信設(shè)備正常運(yùn)行。

3.2測試要點(diǎn)

搭建機(jī)場調(diào)蓄水池飛行區(qū) 400kW 水面光伏電站試驗(yàn)測試平臺，開展關(guān)鍵技術(shù)研究和數(shù)據(jù)采集分析驗(yàn)證。測試要點(diǎn)如下。第一，測試光伏組件光反射是否影響航空器正常飛行及飛行員正常工作。在測試平臺采用減反射研究成果后，通過調(diào)研飛行員起飛、降落時(shí)的自身感受反饋，分析采取減反射措施后的光伏組件是否會會造成眩光影響。第二，測試光伏發(fā)電系統(tǒng)對機(jī)場調(diào)蓄水池水質(zhì)的影響。通過在機(jī)場調(diào)蓄水池中安裝水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，定期采集水質(zhì)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證機(jī)場調(diào)蓄水池水質(zhì)因安裝光伏發(fā)電裝置的變化范圍[3]。

4深圳機(jī)場調(diào)蓄水池水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)的效益

隨著光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展，不同場景的光伏應(yīng)用需求增加，自2015年起，國內(nèi)水上漂浮電站呈規(guī)模化發(fā)展，但是在機(jī)場應(yīng)用的場景很少。深圳寶安國際機(jī)場的水面預(yù)計(jì)可安裝200MW的水面漂浮光伏電站，可推廣到國內(nèi)其他市場。因此，“光伏 + 機(jī)場調(diào)節(jié)蓄水池”擁有廣闊的應(yīng)用前景。深圳機(jī)場調(diào)蓄水池400kW 水面光伏試驗(yàn)測試平臺的建設(shè)研究，為推廣此類項(xiàng)目奠定了基礎(chǔ)。

機(jī)場水面漂浮光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，涉及多學(xué)科研究，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，可以帶動流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、電子科學(xué)與技術(shù)、電氣工程、信息工程、電力自動化、土建工程、結(jié)構(gòu)工程、環(huán)境工程、光學(xué)等領(lǐng)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，輻射范圍大，具有突出的行業(yè)引領(lǐng)優(yōu)勢[4]。

項(xiàng)目采取產(chǎn)學(xué)研合作方式，項(xiàng)目完成后，可以提升各參與單位研究人員的技術(shù)水平和科研能力，為將來申請和承擔(dān)國家級及省部級重大基礎(chǔ)研發(fā)項(xiàng)目儲備技術(shù)力量[]。

5結(jié)論

本文以水面漂浮式光伏發(fā)電技術(shù)為研究對象，結(jié)合深圳機(jī)場相關(guān)案例，探討該技術(shù)的基礎(chǔ)原理和技術(shù)要點(diǎn)。該技術(shù)具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。

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