能源消耗佔污水處理廠運行成本的很大一部分。 如何利用新技術和可再生能源在供水和水處理過程中提高能源效率，降低能源消耗，已成為世界上許多污水處理廠關注的焦點。 今天給大家介紹太陽能在美國幾家污水廠的應用。

華盛頓郊區衛生委員會，Senecaand Western Branch 污水處理廠，Germantown 和 Upper Marlboro，馬里蘭州

華盛頓郊區衛生委員會（WSSC）建立了兩個獨立的2兆瓦太陽能光伏電站，每個電站都可以抵消每年約3278MWh/年的並網電力採購量。 兩個光伏發電系統都建在地面以上的開闊區域，靠近污水處理廠。 Standard Solar 被選為 EPC 承包商，Washington Gas Energy Services (WGES) 是業主和 PPA 供應商。 AECOM協助WSSC審核EPC供應商的設計文件，確保系統的高質量。

AECOM 還向馬里蘭州環境部 (MDE) 提交了環境許可文件，以確保太陽能光伏系統符合當地的環境法規。 兩個系統都連接到 13.2kV/480V 降壓設備的客戶端，並位於變壓器和保護污水處理廠的任何繼電器或斷路器之間。 由於互連點的選擇和太陽能發電有時（儘管很少）超過現場用電量，因此安裝了新的繼電器以防止電力輸出返回電網。 DC Water 的Blue Plains 污水處理廠設施的互聯策略與WSSC 有很大不同，需要多種互聯方式，主要是考慮到有兩條主市電饋線分支到三個主電錶和相應的中壓電路。

加利福尼亞州千橡市希爾峽谷污水處理廠

希爾峽谷污水處理廠建於1961年，日處理能力約38,000萬噸，以優良的環境管理著稱。 污水廠設有三級處理裝置，處理後的廢水可作為中水回用。 現場65%的電力消耗由500千瓦熱電聯產機組和584千瓦直流（500千瓦交流）太陽能光伏系統產生。 太陽能光伏系統安裝在溢流水庫中作為生物固體的干燥床，如圖 8 所示。這些模塊化組件安裝在最高水位上方的單軸跟踪器上，所有電氣設備安裝在一側通道以盡量減少水的侵入。 該系統的設計只需要在現有的混凝土池底板上安裝垂直墩錨，減少了傳統打樁或基礎所需的施工量。 太陽能光伏系統於 2007 年初安裝，可以抵消當前電網採購的 15%。

文圖拉縣自來水廠區，Moorpark 再生水廠，Moorpark，加利福尼亞

每天約有 2.2 萬加侖（約 8330 立方米）來自 3 名用戶的污水流入 Moorpark 水回收設施。 文圖拉縣 9,200-2011 年戰略規劃詳細列出了五個“重點領域”，包括“環境、土地利用和基礎設施”。 以下是該特定領域的關鍵戰略目標：“通過自主運營、區域規劃和公私合作，實施具有成本效益的節能減排措施。”

2010年，文圖拉縣第一水區與AECOM合作調研光伏系統。 1 年 2011 月，該地區獲得了 Moorpark 廢物回收設施的 1.13 MW 光伏項目績效獎勵基金。 該地區經歷了漫長的徵求建議書 (RFP) 過程。 最終，在2012年初，RECSolar獲得了該項目的授權，開始了光伏系統的設計和建設。 光伏系統於2012年XNUMX月投入使用，並取得併網運行許可證。

目前的太陽能光伏系統每年可產生約2.3萬千瓦時的電力，幾乎可以抵消水廠從電網購買的電力的80%。 如圖 9 所示，單軸跟踪系統比傳統的固定傾斜系統多發電 20%，因此整體發電量得到了提高。 需要注意的是，當軸線為南北方向且位陣列處於空曠區域時，單軸跟踪系統的效率最高。 Mookpark 廢物回收廠利用相鄰的農田為光伏系統提供最佳場所。 跟踪系統的基礎堆放在地下的寬翼緣樑上，大大降低了施工成本和時間。 在項目的整個生命週期中，該地區將節省約 4.5 萬美元。

新澤西州卡姆登縣市政公用事業管理局

2010 年，卡姆登縣市政公用事業局 (CCMUA) 為自己設定了一個大膽的目標，即使用比當地電力便宜的 100% 可再生能源來處理每天產生的 60 萬加侖（約 220,000 立方米）污水。 CCMUA 意識到太陽能光伏系統具有這樣的潛力。 但CCMUA污水處理廠主要由開放式反應池組成，傳統的屋頂太陽能電池板無法形成一定規模供電。

儘管如此，CCMUA 仍然是公開招標。 參與招標的Helio Sage先生表示相信，通過一些額外的項目，將在開放式沉澱池上方部署類似於太陽能車庫的光伏系統。 由於該項目只有在 CCMUA 能夠立即實現節能的情況下才有意義，因此該方案的設計不僅要穩健，而且要具有成本效益。

2012年1.8月，CCMUA太陽能中心推出了7,200兆瓦太陽能光伏發電系統，該系統由7多塊太陽能電池板組成，佔地8英畝的露天水池。 設計的創新之處在於安裝了9-XNUMX英尺高的雨棚系統，不會干擾其他設備池的使用、運行或維護。

太陽能光伏結構採用防腐（鹽水、碳酸和硫化氫）設計，採用Schletter（知名光伏支架系統供應商，包括車棚）製造的改裝車棚頂篷。 根據PPA，CCMUA沒有資本支出，也不負責任何運營和維護成本。 CCMUA 唯一的財務責任是為太陽能支付 15 年的固定價格。 CCMUA 估計它將節省數百萬美元的能源成本。

預計太陽能光伏系統每年將產生約2.2萬千瓦時（kWh）的電力，基於CCMUA互動網站的性能會更好。 網站顯示當前和累計的能源產量和環境屬性，實時反映當前能源產量，如下圖所示。

西盆地市政水區，EI Segundo，加利福尼亞

西盆地市政水區（West Basin Municipal Water District）是自 1947 年以來致力於創新的公共機構，為洛杉磯西部 186 平方英里的地區提供飲用水和再生水。 西盆地是加州第六大水域，為近百萬人服務。

2006年，西部盆地決定在其再生水設施上安裝太陽能光伏發電系統，希望獲得長期的財務和環境效益。 2006 年 2,848 月，Sun Power 幫助 West Basin 安裝並完成了光伏陣列，該陣列由 564 個組件組成，可產生 783,000 千瓦的直流電。 該系統安裝在該地區地下混凝土加工儲罐頂部。 西部盆地太陽能光伏發電系統每年可產生約10萬千瓦時清潔可再生能源，同時降低公共設施成本2006%以上。 自 2014 年安裝光伏系統以來，截至 5.97 年 XNUMX 月的累計能量輸出為 XNUMX 吉瓦 (GWh)。 下圖為西部盆地的光伏系統。

Rancho California Water District, Santa Rosa 再生水廠, Murrieta, California

自1965年成立以來，加州牧場水區（Rancho California Water District，RCWD）為方圓150平方英里內的地區提供飲用水、污水處理、中水回用處理服務。 服務區域為Temecula/RanchoCalifornia，包括Temecula市、Murrieta市部分地區、河濱縣其他地區。

RCWD具有前瞻性，對環境和戰略成本高度敏感。 面對不斷增加的公共設施成本和每年超過5萬美元的能源成本，他們考慮將太陽能光伏發電作為替代方案。 在考慮太陽能光伏系統之前，RCWD 董事會評估了一系列可再生能源選擇，包括風電、抽水蓄能水庫等。

2007 年 0.34 月，在加州太陽能計劃的推動下，RCWD 在當地公用事業的管轄範圍內獲得了五年內每千瓦時電力僅 XNUMX 美元的績效獎。 RCWD 通過 SunPower 執行 PPA，無需資本支出。 RCWD只需支付光伏系統產生的電力。 該光伏系統由 SunPower 資助、擁有和運營。

自 1.1 年安裝 RCWD 的 2009 MW 直流光伏系統以來，該地區已經享受到許多好處。 例如，聖羅莎水回收設施（Santa Rosa Water Reclamation Facility）每年可以節省 152,000 美元的成本，抵消工廠約 30% 的能源需求。 此外，由於RCWD選擇與其光伏系統相關的可再生能源信用（RECs），在未來73年內可以減少超過30萬磅的有害碳排放，對環境產生積極的市場影響。

該太陽能光伏系統預計將在未來6.8年內為該地區節省高達20萬美元的電力成本。 安裝在 RCWD Santa Rosa 工廠的太陽能光伏系統是一個傾斜跟踪系統。 與傳統的固定傾斜系統相比，其能源生產回報率高出約25%。 因此，它類似於單軸光伏系統和固定式傾斜系統相比，成本效益也有顯著提高。 另外，傾斜跟踪系統需要更大的區域，以避免逐行遮擋陰影，並且必須以直線定向。 傾斜跟踪系統有其局限性。 與單軸跟踪系統類似，它必須建在一個開放且不受限制的矩形區域內。