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 一、海上光伏用?，F(xiàn)狀

我國大陸海岸線長1.8萬公里，按照理論研究，可安裝海上光伏的海域面積約為71萬平方公里。按照1/1000的比例估算，可安裝海上光伏裝機(jī)規(guī)模超過70GW（1）。

截至2022年5月，我國確權(quán)海上光伏用海項(xiàng)目共28個(gè)，累計(jì)確權(quán)面積共1658.33公頃。其中，江蘇18個(gè)，山東4個(gè)，浙江3個(gè)，遼寧2個(gè)，廣東1個(gè)。浙江省確權(quán)面積最大，為770.89公頃（2）。

（注：數(shù)字（1）（2）來自《海上光伏用海及海洋環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)》，崔琳，自然資源部國家海洋技術(shù)中心海洋能發(fā)展中心副主任）

圖1.1-1 沿海省份海上光伏項(xiàng)目數(shù)量及面積占比

海上光伏電站建設(shè)需要遵守的主要法律法規(guī)如下表所示：

表1.1-1 海上光伏電站主要法律法規(guī)

二、海上光伏影響的自然因素

建設(shè)海上光伏，至少要考慮三個(gè)自然因素：地形、海浪與自然災(zāi)害。

從地形來看，渤海、黃海海岸高差較小，大陸架比較平緩，可開發(fā)的沿海灘涂面積更廣。東南部海岸、渤海灣部分區(qū)域的海岸地形存在較多山地及小礁島，整體高差較大，可開發(fā)的沿海灘涂面積會(huì)受限，但是山地和礁島的存在，有利于海浪的削弱，可以關(guān)注此類區(qū)域。

我國主要沿海海域的海況情況如下：

渤海（遼東灣、渤海灣、萊州灣）：冬季波高0.8-0.9米，周期多半小于5秒。1月平均波高為1.1-1.7米，寒潮侵襲時(shí)可達(dá)3.5-6.0米。夏秋之間，偶有大于6.0米的臺(tái)風(fēng)浪。

黃海：秋冬兩季浪高常有2.0～6.0米；寒潮過境時(shí)浪高達(dá)3.5～8.5米；臺(tái)風(fēng)過境時(shí)浪高則可達(dá)6.1～8.5米；受臺(tái)風(fēng)侵襲時(shí)，可出現(xiàn)2.0～6.0米的涌浪。

東海：臺(tái)風(fēng)過境或登陸時(shí)，最大風(fēng)力10級(jí)，有效波高最高可達(dá)8米。

南海：最大有效波高達(dá)到9.5米（9級(jí)狂濤），浪向與季風(fēng)風(fēng)向一致。

從全國近海海浪的數(shù)據(jù)分析，我國近海海域浪高多在3m以內(nèi)，東南沿海的海浪要比江蘇以北海域高，黃海、渤海附近的海域更適合建設(shè)大型海上光伏項(xiàng)目。

關(guān)于自然災(zāi)害，根據(jù)《2021中國海洋災(zāi)害公報(bào)》（自然資源部海洋預(yù)警檢測司，2022年4月），2021年，我國海洋災(zāi)害以風(fēng)暴潮、海浪和海冰災(zāi)害為主，這三類災(zāi)害同樣對(duì)海上光伏建設(shè)影響巨大。通過對(duì)我國風(fēng)暴潮、海浪、海冰三類主要海洋災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)分析可知，我國沿海各省，臺(tái)風(fēng)造成的經(jīng)濟(jì)損失最大，其中浙江省作為臺(tái)風(fēng)登陸多發(fā)區(qū)，受影響最大；山東省因海浪造成的損失最大，東海、黃海區(qū)域受海浪影響較大；海冰災(zāi)害主要影響渤海和黃海海域。

對(duì)于海上光伏電站建設(shè)來說，支架樁計(jì)算需要充分風(fēng)暴潮的影響；需要論證防浪堤的必要性和規(guī)模；需要考慮除海冰措施。

另外，對(duì)于海上漂浮式光伏電站，還要注意海洋附著生物的影響。

三、海上光伏技術(shù)方案

海上光伏電站的建設(shè)形式包括固定式和漂浮式。

從目前已建成和在建的海上光伏電站可知，規(guī)?；暮Ｉ瞎夥娬局饕獮檠睾┩抗潭ㄊ?，偶爾有個(gè)別廠家涉及所謂的海上漂浮案例，主要都是近海接近岸邊，其風(fēng)、浪、流與內(nèi)陸湖泊接近，與真正的海域上的漂浮項(xiàng)目差別較大。真正的近海海域漂浮項(xiàng)目仍在實(shí)驗(yàn)和探索階段，可以推廣的成熟案例尚未出現(xiàn)。

1、固定式海上光伏

根據(jù)海上光伏與內(nèi)陸水上光伏的對(duì)比可知，海上光伏建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)因素多，海風(fēng)、海浪、海冰、海水及鹽霧腐蝕等因素需要重點(diǎn)考慮。

通常在高鹽度的海邊，鹽度的濃度均值可達(dá)12.4mg/m3到60mg/m3。而在陸地上大氣中氯化鈉含量均值在0.8mg/m3。在如此高濃度的鹽霧環(huán)境下，金屬被腐蝕的速度由于電化學(xué)的作用也將大幅提高(約為內(nèi)陸大氣環(huán)境的4～5倍)，暴露在外的海上光伏設(shè)備各組件均會(huì)遭到不同程度的腐蝕損壞:

對(duì)于海上光伏電站，設(shè)備需要按照C5標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過按照如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試：

①GB/T10125-1997 人造氣氛腐蝕試驗(yàn)，鹽霧試驗(yàn)

②ISO12944-1999 色漆和清漆，鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層保護(hù)體系

③GB/T 2423.18-2012 環(huán)境試驗(yàn) 第 2 部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn) Kb：鹽霧，交變

④GBT 20854-2007 金屬和合金的腐蝕循環(huán)暴露在鹽霧、干和濕條件下的加速試驗(yàn)

通常來說，消浪措施主要有斜坡堤，透空堤和浮式堤。斜坡堤適合水深淺、地質(zhì)差的情況；透空堤適合水深大，地質(zhì)好的情況。實(shí)際應(yīng)用中，透空堤由于對(duì)環(huán)境更為友好，更容易取得海洋部門批準(zhǔn)。

浮式防波堤是由浮體和錨固系統(tǒng)組成，通過浮體與波浪的相互作用進(jìn)行消浪，具有建造成本低、建造和拆遷便捷等優(yōu)點(diǎn)。目前浮式防波堤對(duì)短波的掩護(hù)效果良好，但對(duì)長波的透過率較高。為增強(qiáng)對(duì)長波的消浪效果，需要對(duì)浮體進(jìn)行改進(jìn)，比如板阻式防波堤方案，利用結(jié)構(gòu)上部的浮箱反射波浪，下部的阻尼結(jié)構(gòu)破碎波浪，通過波浪反射、諧振和波浪破碎來減小透射波。防浪堤的造價(jià)也是及其昂貴的，其單米造價(jià)與浪高有關(guān)，當(dāng)浪高不超過3米時(shí)，其造價(jià)在2-3萬/米，當(dāng)浪高超過3米，造價(jià)可能翻番，因此如果項(xiàng)目體量不大，其動(dòng)輒數(shù)千萬的消浪成本實(shí)屬代價(jià)太大。因此消浪成本將嚴(yán)重影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

在渤海、黃海海域的海上光伏項(xiàng)目，海域冬季會(huì)出現(xiàn)較為明顯的海冰，同時(shí)，由于近海光伏工程海域離岸較近，存在重疊冰以及海冰堆積等問題。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行抗冰驗(yàn)算，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗冰設(shè)計(jì)，提出抗冰防冰措施。

從技術(shù)角度來看，

①海上光伏電站對(duì)于防腐要求更高，電氣設(shè)備防腐要求C5等級(jí)；

②近海光伏防浪設(shè)施基本都是需要的，防浪設(shè)施方案各有不同，在設(shè)計(jì)階段要詳細(xì)論證；

③在黃海和渤海區(qū)域，要注意海冰影響，考慮防冰和破冰措施；

④海上光伏電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要詳細(xì)論證風(fēng)暴潮的影響。

從投資收益來看，根據(jù)山東東營某100MW海上光伏項(xiàng)目測算，該項(xiàng)目為固定式海上光伏，裝機(jī)100MW，110kV并網(wǎng)，常水位水深約3～5米，50年一遇1%波高約1～3米，考慮防浪措施，不考慮配套儲(chǔ)能，項(xiàng)目投資約5.8元/W，投資收益率較差。當(dāng)然，由于不同海域的環(huán)境差異巨大，單體項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的可復(fù)制性低。

目前，大規(guī)模建設(shè)的海上光伏項(xiàng)目大多在離岸較近的灘涂或潮間帶區(qū)域，以固定樁基式為主。但是，離岸后隨著水深加深，固定式的樁長必然迅速增加，海上的施工難度和樁基成本都將迅速增加，同時(shí)，后期運(yùn)行維護(hù)難的問題也更突出。長遠(yuǎn)來看，固定樁基式海上光伏應(yīng)用范圍有限，如果想大面積推廣海上光伏，漂浮式或許是最終的解決途徑。

2、漂浮式海上光伏

傳統(tǒng)水上漂浮式電站主要受水域內(nèi)流速、洪峰、水位變幅及風(fēng)力作用的影響。一般情況下，水上漂浮式光伏電站的安全使用條件基于以下幾個(gè)條件：

1、水面浪高：不超過 1m

2、水流速度：不超過 1m/s

3、風(fēng)力載荷：10級(jí)(24.5m/s-28.4m/s)

4、溫度：-25℃到 90℃

5、雪載荷：至 70DaN/m2

2022年3月，國家科學(xué)技術(shù)部發(fā)布《“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)》，其中明確了“近海漂浮式光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及核心部件”列為十四五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，具體考核指標(biāo)：正常運(yùn)行適用海況：浪高不大于2.5米，流速不大于1米每秒，水深不大于25米；錨固系統(tǒng)極限抗風(fēng)浪能力（設(shè)計(jì)值）：浪高不大于5米，風(fēng)速不大于30米每秒（約12級(jí)臺(tái)風(fēng)）。

盡管從2015年發(fā)展至今，我國水上漂浮項(xiàng)目已經(jīng)積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，浮體系統(tǒng)經(jīng)過多次升級(jí)迭代，漂浮和錨固系統(tǒng)造價(jià)也從當(dāng)年的1.5元/W，降低到0.6元/W左右，但是目前的水上漂浮系統(tǒng)主要還是應(yīng)用在內(nèi)陸湖泊，其主要原因在于內(nèi)陸水域的波浪較小且相對(duì)運(yùn)動(dòng)也較少，漂浮系統(tǒng)受外荷載的影響不大，而近海漂浮系統(tǒng)面對(duì)的風(fēng)浪流和風(fēng)速遠(yuǎn)大于內(nèi)陸湖泊，疊加潮位影響更大，所以海上漂浮系統(tǒng)更偏向于綜合性的海洋工程。

Ocean Sun海上漂浮式光伏案例

挪威Ocean Sun公司海上漂浮方案目前被國內(nèi)公司應(yīng)用在煙臺(tái)海域，裝機(jī)容量1MW，目前已開工建設(shè)。

Ocean Sun的浮式光伏系統(tǒng)由一套由系泊系統(tǒng)固定在海床上的浮力環(huán)組成，光伏組件安裝于由浮力環(huán)支撐的藍(lán)色塑膠膜上;塑膠模能夠隨波浪上下起伏，可大幅降低風(fēng)阻并對(duì)波浪有緩沖作用，使光伏系統(tǒng)能夠更容易在風(fēng)、浪和海流環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，并抵御更強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)。

Ocean Sun技術(shù)方案如下：

1、單元尺寸有50m、68m、72m三種直徑。

2、適用組件需定制。尺寸為1700*1000m，組件功率335Wp，單元裝機(jī)容量分別為300kWp、500kWp、640kWp。

3、組件長邊裝配導(dǎo)軌，膜配置對(duì)應(yīng)柔性緊固裝置，組件間距70mm。

4、設(shè)計(jì)條件浪高最大10m，有效浪高5m；設(shè)計(jì)抵抗臺(tái)風(fēng)275km/h，約17級(jí)臺(tái)風(fēng)；洋流無特殊限制；水深無特殊要求，水位變化無特殊要求。

四、海上光伏開發(fā)要點(diǎn)

根據(jù)前面分析可知，海上光伏電站的建設(shè)與常規(guī)水面光伏電站建設(shè)有很大不同。因此，對(duì)于海上光伏電站的開發(fā)也提出了更高的要求。主要包含以下幾點(diǎn)：

1、海洋項(xiàng)目必須遵守三大涉海法律：《中華人民共和國海域使用管理法》、《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國海島保護(hù)法》。同時(shí)遵守各省地方涉海法律。

2、需要協(xié)調(diào)的部門除了和常規(guī)項(xiàng)目需要溝通的部門之外，還需要溝通海洋行政主管部門、海事部門、漁業(yè)行政主管部門、軍隊(duì)環(huán)境保護(hù)部門等。海洋管理權(quán)限隸屬海洋局，各省要求不一，需提前向當(dāng)?shù)睾Ｑ缶肿稍儭?br />
3、需要了解海洋生態(tài)紅線；自然保護(hù)區(qū)里面的海洋保護(hù)區(qū)；國土空間規(guī)劃里面的用海屬性；當(dāng)?shù)睾Ｑ舐糜我?guī)劃、候鳥棲息地等。

4、需要了解項(xiàng)目地自然條件：水深、地質(zhì)條件等；并且收集海洋水文資料，其中包含潮汐、波浪、海流、海冰、泥沙、風(fēng)暴潮、海水溫度、海水鹽度等。

5、海上光伏開發(fā)工作內(nèi)容主要包括以下內(nèi)容：①資料收集與補(bǔ)充調(diào)查；②現(xiàn)場踏勘；③項(xiàng)目用海必要性及政策；④規(guī)劃符合性分析；⑤資源環(huán)境影響分析；⑥開發(fā)利用協(xié)調(diào)分析；⑦用海合理性及可行性分析；⑧用海風(fēng)險(xiǎn)分析；⑨海域使用對(duì)策措施；⑩生態(tài)用海方案；?用海報(bào)批路徑研究；?跟蹤監(jiān)測和海洋生態(tài)影響評(píng)估等。

五、建議

隨著水利部《水利部關(guān)于加強(qiáng)河湖水域岸線空間管控的指導(dǎo)意見》的發(fā)布，未來中東部地區(qū)水上光伏電站建設(shè)將受到很大制約，海上光伏尤其是近海灘涂、潮間帶固定式海上光伏電站建設(shè)將迎來較快發(fā)展。山東示范性海上光伏項(xiàng)目申報(bào)拉開了海上光伏規(guī)?；ㄔO(shè)的序幕。對(duì)于海上光伏電站建設(shè)來說，支架樁計(jì)算需要充分風(fēng)暴潮的影響，需要論證防浪堤的必要性和規(guī)模，針對(duì)海上光伏建設(shè)的各種風(fēng)險(xiǎn)因素，需要重點(diǎn)關(guān)注防腐方案、消浪措施、抗海冰等措施。海上漂浮式光伏電站目前不滿足大規(guī)模開發(fā)條件，但是國家與行業(yè)有研發(fā)布局，未來發(fā)展可期，可提前進(jìn)行布局和技術(shù)儲(chǔ)備。

原文章：晶科科技譚奇特：海上光伏發(fā)展現(xiàn)狀及注意要點(diǎn)