中央城市工作會議的召開,為新時代城市高質量發展指明了方向,特別是將“著力建設綠色低碳的美麗城市”提升至戰略高度。作為城市生命線的重要支柱,城鎮水務系統在“節能低碳降污”領域的變革創新,成為落實中央精神、推動城市可持續發展的關鍵戰場。
“著力建設綠色低碳的美麗城市”其核心要求在于全方位重塑城市發展模式,具體到水務領域,意味著必須徹底超越傳統高能耗、高排放的粗放模式,轉向資源節約、環境友好、循環高效的新范式。水資源的開發、利用、處理、排放全鏈條,都必須以低碳節能為剛性約束,以污染最小化為核心目標。因此,“綠色低碳”成為水務行業轉型升級的核心標尺與必由之路。
城鎮水務如何做到“管線安全”和“綠色升級”?
城鎮水務系統肩負著保障城市用水安全、維護水環境健康的重任。中央會議特別強調“推進城市基礎設施生命線安全工程建設,加快老舊管線改造升級”。這直接點中了城鎮水務系統的“痛點”與“關鍵點”。
圖說:綠色轉型是城鎮水務系統的必經之路
管線安全是基石:大量服役超期的供水、排水管網,如同城市地下的“定時炸彈”。它們不僅造成寶貴水資源的大量漏損(全國平均漏損率仍較高),更易導致水質二次污染,甚至引發路面塌陷等安全事故。加快老舊管網更新,采用更耐腐蝕、更密封可靠的新型管材(如球墨鑄鐵管、優質PE管),并應用智能探測與定位技術,是保障“血管”健康、提升供水效率和水質安全的基礎前提。
水廠升級是核心: 會議對水廠提出了更高、更具體的要求。在安全層面,水廠必須強化源頭水質風險監控預警能力,提升處理工藝對復雜污染物的去除效能(如深度處理工藝的應用),并具備應對突發水污染事件的應急處理能力。在低碳節能維度,水廠作為城鎮水務系統的能耗大戶(電耗可占水務系統總能耗的70%以上),其升級改造的核心在于工藝優化與能效提升。推廣高效水泵、變頻技術、優化曝氣系統(如精確曝氣控制)、探索低碳藥劑應用、回收利用污水熱能等,是顯著降低水廠“碳足跡”的直接手段。污水處理廠還需向資源能源工廠邁進,強化污泥厭氧消化產沼氣發電、回收磷等資源。
光伏電站是解決水廠“減污降碳擴綠”的有效方法
減污降碳擴綠協同增效:中央會議提出的“推動減污降碳擴綠協同增效”,為城鎮水務系統指明了更高層次的融合目標。減污是根本職責,降碳是時代使命,兩者必須協同發力。在這一背景下,利用水廠空間資源建設分布式光伏電站成為實現水廠自身“減污降碳擴綠”協同增效的創新利器。光伏發電可以為水廠提供部分甚至全部電力,減少水廠對外部電網的依賴,降低電費支出。以一座日處理能力為 10 萬噸的污水處理廠為例,若在廠區合適位置建設一定規模的光伏電站,在光照充足的情況下,光伏發電量可滿足水廠 30% - 50% 的電力需求,大大降低了水廠的能耗。
在降碳方面,光伏發電屬于清潔能源,其在發電過程中幾乎不產生碳排放。相比傳統的火電,使用光伏發電可顯著減少水廠的碳排放量。據估算,每使用 1 萬千瓦時的光伏電力,可減少約 7.85 噸二氧化碳排放。通過建設光伏電站,水廠能夠在實現自身電力供應的同時,為降低碳排放做出積極貢獻,助力城市綠色低碳發展。
正確選擇合適的光伏組件和安裝方式是關鍵
目前,水廠建設光伏電站已經成為一種趨勢,那么如何才能夠在大跨度、高難度的水廠建設分布式發電系統呢?全球領先的光伏組件企業——隆基綠能“光伏+水務”項目負責人表示,在污水處理廠建設光伏電站看似復雜,其實做好以下三步,就能為水廠建設一座“安全、高效、穩定”的光伏電站。
1、前期全程精心規劃,避開地下復雜管線
項目前期,需要深入分析研究業主單位提出的需求、分解各個目標,并預判分析各種可能出現的因素,對凈水廠廠區進行現狀評估,確定光伏項目的布置方案,快速高效地編制施工方案和安全預案,為項目施工推進奠定堅實基礎。
水廠的難點就是地下管線復雜、場景跨度較大,在光伏電站落地樁施工開采中容易對地下現有管線造成影響。如何減少落地樁柱的數量,降低基礎施工成本和難度,提高土地的綜合利用率是本次項目的關鍵。
2、水務場景對組件的要求“雙面發電、防風防撕”
光伏組件是整座電站的核心,選好光伏組件是建設電站成功的保證。什么樣的組件才是最適合水務場景的光伏電站組件呢?經過一系列的實證得知——水務場景的組件要具備“雙面發電、防風防撕”的屬性。
圖說:污水處理廠主要以雙面組件應用為主
①雙面發電,雙倍收益。在項目的安裝中,最好選用雙面組件,“雙玻組件”顧名思義就是雙面發電的光伏組件,非常適合水泥屋頂、草坪地面等場景。水廠安裝光伏電站,一部分在凈水池上,除此之外,還有大部分都位于草坪地面,所以可以充分利用隆基Hi-MO X10雙玻組件的“雙面發電”優勢,實現“一塊組件,雙面發電”的效果,最大化發揮組件發電性能,為水廠提供更多的綠色電力,
②防風防撕,安全可靠。目前,隆基綠能已研發出針對水務場景的專用光伏組件。該組件集成HPBC 2.0電池技術、泰睿硅片、0BB工藝及先進組件技術,在發電性能與安全性能上實現行業“雙領先”。
水廠光伏場景具有特殊性:組件架設于高空環境,周邊無遮擋且風阻低,易引發組件隨風擺動及高頻振動問題。常規組件采用單一連接孔設計,抗載荷能力僅3000Pa,且因連接孔與連接件受力點集中,系統應力過大易導致斷裂。若將常規組件應用于水廠,不僅后期運維成本增加,若遇極端天氣或突發情況,甚至可能引發“電站損毀、人員傷亡”的安全事故。
隆基水務專用組件通過雙開孔邊框設計分散組件受力,單孔受力降低50%以上,顯著減少隱裂風險。同時,組件采用加厚結構設計降低邊框撕裂風險,并搭配高強度、可定制的防撕裂連接件,實現簡約化架構,減少額外施工難度。此外,其工藝設計與柔性支架系統高度適配,不僅適用于水池上方,還可滿足復雜地形、不規則場地及高靈活性安裝需求,為水廠等復雜場景提供最優解決方案。
經剛性測壓模型實驗與氣彈風洞測試驗證,隆基水務組件完全滿足抗風設計要求。其雙孔雙索柔性支架抗風荷載達3600Pa以上,較常規支架提升20%;在風洞測試中,組件可抵御瞬時45~50m/s(相當于14級強風)的極端風力,應用于水廠場景時安全性和可靠性更優,堪稱水廠光伏電站組件的“不二之選”。
3、“高效組件+柔性支架”,解決水廠“大跨度”安裝難題
水廠建設的難點是解決水池“大跨度”支架問題,隆基綠能通過“高效組件+柔性支架”的場景模式有效解決了水廠建設中“大跨度”安裝組件的難題。大部分水廠的混合沉淀池跨度都超過50米,甚至有些達到100米。周邊地下工藝管線復雜,為解決傳統固定支架無法跨越較大池面的難題,項目采用柔性光伏支架系統,利用“大跨度、高凈空、低耗材、高適應性”等特點,充分利用混合沉淀池上層空間,采用復合式空間懸索光伏支架系統,光伏組件安裝離地最大高度達12米,柔性支架單跨跨距30米,總跨距120米,極大降低了水池結構的載荷壓力,降低了基礎施工成本和難度,提高土地的綜合利用率。
圖說:柔性支架確保大跨度的水廠電站安全可靠
中央城市工作會議為城鎮水務的節能低碳降污工作提供了清晰的方向指引。通過建設綠色低碳城市,推進城市基礎設施生命線安全工程建設,以及利用光伏電站等手段解決水廠的減污降碳問題,城鎮水務行業將在實現自身可持續發展的同時,為建設美麗城市、推動城市高質量發展貢獻重要力量。
水廠光伏電站建設
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排版:《凈水技術》編輯 李濱妤
審核: 《凈水技術》社長/執行主編 阮辰旼
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