從空中俯瞰北湖污水處理廠，44643塊光伏板如同拼圖一般整齊劃一地懸掛在廠區(qū)上空。5月30日上午，兩名施工人員正在消毒池上方懸掛最后一塊光伏板。這意味著北湖污水處理廠總面積約18.5萬平方米的巨型“太陽帽”建成，每年可提供綠色清潔電能總量約2200萬千瓦時，全部用于廠區(qū)生產(chǎn)用電。預(yù)計下月中旬并網(wǎng)發(fā)電。
施工人員正在消毒池上方懸掛最后一塊光伏板。記者劉斌 攝
污水處理廠電能消耗大
渴望光伏發(fā)電
北湖污水處理廠位于武漢市洪山區(qū)騰飛大道與八吉府大街交會處東側(cè)，是國內(nèi)一次性建成規(guī)模最大的污水處理廠。如今，半個武昌城的污水每天都通過埋深超過40米的大東湖深隧奔向北湖污水處理廠進(jìn)行深度處理。然而，污水處理的繁忙同樣意味著巨大的電力消耗。
“‘光伏+污水廠’這一模式可充分發(fā)揮污水處理廠空間龐大的天然優(yōu)勢，降低污水處理廠用電成本。”武漢市水務(wù)集團(tuán)武漢三鎮(zhèn)實業(yè)控股股份有限公司綠色產(chǎn)業(yè)分公司負(fù)責(zé)人周旭輝告訴長江日報記者，污水處理廠為24小時連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)單位。北湖污水處理廠抽水深度深、處理量大，在污水處理的直接生產(chǎn)成本中，電能消耗占30%以上。目前，光伏發(fā)電已經(jīng)成為最經(jīng)濟(jì)的新能源之一。光伏進(jìn)入污水處理廠，有助于污水處理廠擺脫對傳統(tǒng)電力的長期依賴，不僅給污水處理廠的基礎(chǔ)設(shè)施送去綠色電力，還可實現(xiàn)大氣環(huán)境和水環(huán)境污染減排的雙贏，可謂一舉多得。
周旭輝介紹，首先，污水處理廠有著大面積的水處理水池，且年均耗電量比較大，光伏發(fā)電項目利用污水處理廠的屋頂、沉淀池、生化池等處，在其上方加裝光伏板，有著得天獨(dú)厚的空間優(yōu)勢；其次，污水處理廠上方的光伏板能夠遮擋直射水池的陽光，有效抑制了池內(nèi)原本要經(jīng)常清理的綠藻生長。
光伏板橫跨近60米
既安全又美觀
北湖污水處理廠內(nèi)大型處理池較多，僅二次沉淀池直徑就達(dá)50多米。池面大跨度鋪設(shè)光伏板是此次項目的難點(diǎn)之一。
記者在現(xiàn)場看見，二次沉淀池上方的光伏板已安裝完畢，兩端的光伏支架距離有近60米。雖然跨度較大，但光伏板整體來看趨于平面。
5月30日，施工人員在消毒池上方懸掛最后一塊光伏板。記者劉斌 攝
周旭輝介紹，北湖污水處理廠此次采用“屋頂光伏+池面大跨越柔性支架光伏”的形式，光伏板總面積達(dá)18.5萬平方米，是國內(nèi)最大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目。
據(jù)介紹，該項目采用鋼結(jié)構(gòu)與預(yù)應(yīng)力鋼索系統(tǒng)組合支架結(jié)構(gòu)，通過對鋼索施加預(yù)應(yīng)力使得其獲得剛度，并通過縱向穩(wěn)定系統(tǒng)將各行連成一個整體，共同抵御風(fēng)振影響。其中二次沉淀池區(qū)域的鋼索單跨跨度達(dá)59.3米，為目前全國預(yù)應(yīng)力鋼索光伏支架體系的最大單跨跨度。通過張拉副索可有效調(diào)節(jié)大跨度帶來的撓度問題，使得光伏發(fā)電站兼具安全性與美觀性。
新的安裝方法使建設(shè)造價低于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)支架30%至50%，承重能力則提高30%以上，施工周期縮短40%至50%，管樁數(shù)量節(jié)約90%以上，鋼材用量節(jié)約30%至50%，大幅降低建筑能耗。
創(chuàng)新合作機(jī)制
探尋綠色清潔生產(chǎn)的新突破口
近年來，我國提出鼓勵污水處理企業(yè)綜合利用場地空間，對外合作開發(fā)光伏發(fā)電。
2021年6月，武漢三鎮(zhèn)實業(yè)控股股份有限公司旗下的武漢市城市排水發(fā)展有限公司與中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院有限公司達(dá)成協(xié)議，共建北湖污水處理廠光伏發(fā)電項目。前者出地，后者出資并設(shè)計、建設(shè)，雙方共同管理、共享發(fā)電收益。
北湖污水處理廠分布式光伏電站項目。鐘適 攝
光伏發(fā)電站一期總建設(shè)規(guī)模約23.7276兆瓦，項目全壽命周期為25年。周旭輝表示，在如此大的廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行光伏項目建設(shè)，投資大、收益回報周期較長。這種合作方式整合雙方的優(yōu)勢，既可以快速上馬投產(chǎn)，又能長期穩(wěn)定運(yùn)行，充分利用新能源，助力污水處理廠實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，探尋綠色清潔生產(chǎn)的新突破口。
每年“綠色發(fā)電”2200萬千瓦時
占廠區(qū)用電總量的20%
據(jù)測算，北湖污水處理廠光伏發(fā)電項目并網(wǎng)發(fā)電后，在25年運(yùn)營期內(nèi)，每年可提供綠色清潔電能約2200萬千瓦時，占廠區(qū)用電總量的20%。這些電能將全部用于北湖污水處理廠生產(chǎn)用電，每年因此可節(jié)約發(fā)電燃煤約8000噸，相當(dāng)于減少二氧化碳排放量約2萬噸，減污降碳成效顯著。
據(jù)了解，北湖污水處理廠光伏發(fā)電站暫無儲電功能，即發(fā)即用。所有光伏板都被安裝在露天，工作人員已做好應(yīng)對雷擊、冰雹等極端天氣的充分準(zhǔn)備，確保安全萬無一失。
據(jù)了解，未來，分布式光伏發(fā)電站還將在其他水廠、污水處理廠實施利用。
