今年6月,自然資源部布《自然資源部辦公廳關(guān)于推進海域立體設(shè)權(quán)工作的通知(征求意見稿)》,明確可以立體設(shè)權(quán)的用海類型海域包括水面、水體、海床和底土在內(nèi)的立體空間,鼓勵對海上光伏、海上風(fēng)電等用海進行立體設(shè)權(quán)。為海上光伏創(chuàng)造進一步發(fā)展的空間。
事實上,自去年山東完成國內(nèi)首批海上光伏招投標工作以來,海上光伏的進展就一直牽動著行業(yè)的“神經(jīng)”。作為第一個“吃螃蟹”的省份,山東也已經(jīng)成為國內(nèi)近海光伏項目推進的風(fēng)向標。一方面,海上光伏緩解了當下行業(yè)用地緊缺的現(xiàn)狀,擁有更為廣闊的發(fā)展前景;另一方面,海上光伏的成本、技術(shù)、系統(tǒng)可靠性仍待進一步論證。在行業(yè)褒貶不一的聲音中,山東首批海上光伏項目自啟動至今已近一年,現(xiàn)狀如何?
樁基式、漂浮式實證項目加快落地
去年10月首個深遠海風(fēng)光同場漂浮式光伏實證項目——國電投山東半島南3號海上風(fēng)電場20兆瓦深遠海漂浮式光伏500千瓦實證項目成功發(fā)電。但該項目于今年4月出現(xiàn)技術(shù)故障,光伏組件全部“丟失”,國電投也未對事故原因做出公開表態(tài)和定性。
漂浮式項目的難度可見一斑,技術(shù)上仍需持續(xù)探索。4月中新網(wǎng)報道由中集來福士研發(fā)的國內(nèi)首個自主知識產(chǎn)權(quán)半潛式海上漂浮式光伏發(fā)電平臺完成下水拖航,并向中集集光(煙臺)交付,該發(fā)電平臺裝機總?cè)萘窟_400kWp,可滿足在浪高6.5米、風(fēng)速34米/秒、4.6米潮差的開闊性海域安全運行。該平臺論證了半潛式海上漂浮式光伏的可行性,將為后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)、規(guī)?;瘧?yīng)用、度電成本的論證提供有效參考。
與漂浮式不同,樁基式項目進展更快,去年6月,山東省能源局委托水電水利規(guī)劃設(shè)計總院組織開展了2022年度樁基固定式海上光伏項目競爭配置工作;今年上半年樁基式項目實證開始提速。
通過公開信息查詢,3月濰坊HG16海上光伏項目獲得濰坊海事核發(fā)的《水上水下作業(yè)和活動許可證》,標志著該工程順利開工。4-7月國家能源集團山東公司進行了該項目的場址邊界通航、海冰調(diào)查、海域使用論證和海洋環(huán)境影響評價、陸上環(huán)評等技術(shù)咨詢詢價采購招標及結(jié)果公示。
同HG16項目相同,以上樁基式項目均已開展了不同程度的前期工作,如國華HG14海上光伏1000MW項目可行性研究報告評審會于4月召開,并于5-6月進行了陸上升壓站土建安裝工程、送出線路建安工程等項目招標,7月國華投資與東營市海洋發(fā)展和漁業(yè)局簽署合作協(xié)議,將推動項目早落地、早投產(chǎn)、早見效;另有如中廣核煙臺招遠400MW海上光伏項目HG30于7月7日發(fā)布EPC工程總承包(重新招標)公告,項目計劃將于8月10正式開工,12月25日首批并網(wǎng)。
同時,不可忽視,已有部分完成了示范項目的建設(shè)。5月,文登HG32海上光伏實證科研項目順利離網(wǎng)發(fā)電,成為全球首個固定式長樁基海上光伏實證科研項目,該項目離岸距離約9.2千米,建設(shè)3個擬推廣技術(shù)方案的典型結(jié)構(gòu)單元,總裝機容量為0.51MW。
同月,央廣網(wǎng)報道國內(nèi)首個近海樁基固定式海上光伏——國家電投山東能源海陽HG34近海樁基式海上光伏關(guān)鍵技術(shù)研究及示范項目正式建成,場址中心離岸6.5千米,平均水深7米,采用大模塊和小模塊兩種實證方案,大模塊方案長46米、寬33米,安裝560塊光伏組件,裝機容量308千瓦,采用鋼管樁+固定鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式;小模塊方案長28米、寬17米,安裝168塊光伏組件,裝機容量92.4千瓦,采用“PHC管樁+固定混凝土桁架”結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。HG34海上光伏項目,規(guī)劃裝機容量270萬千瓦,位于煙臺海陽海域,是當前全球最大、國內(nèi)首批近海樁基固定式海上光伏。
政策在完善 技術(shù)可加強
廣闊的市場前景下,現(xiàn)實的挑戰(zhàn)也擺在眼前。
目前,我國山東、浙江、江蘇等沿海省份都在積極推進海上光伏的開發(fā),相應(yīng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和支持政策也相繼出臺。但夏珂坦言,來自政策層面的挑戰(zhàn)可能仍是后續(xù)海上光伏項目建設(shè)需要面臨的主要挑戰(zhàn)之一。“比如在用海許可相關(guān)前期手續(xù)的辦理上,整體審批周期還是比較長,各級政府和各不同主管部門間的協(xié)調(diào)難度依然很大。而且這只是眾多前期工作中的一個環(huán)節(jié),整個項目的前期審批工作耗時耗力,涉及多方面的利益相關(guān)方,阻力還是不小的。”
此外,技術(shù)突破與成本控制的平衡也在考驗先行者的實力。
浙江大學(xué)教授趙西增認為,從技術(shù)出發(fā),現(xiàn)有水面光伏系統(tǒng)整體力學(xué)性能比較差,要考慮浮體結(jié)構(gòu)、極端耐受材料性能,從而適應(yīng)海洋環(huán)境,保障系統(tǒng)長效運行。“比如,光伏組件排列是塊體結(jié)構(gòu),波浪對浮體的沖擊大,連接處部件的可靠性就至關(guān)重要。”
對此,夏珂指出,目前水上光伏技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用,發(fā)電量、安全性等方面也得到了業(yè)界認可,海上光伏在探索階段可以借鑒較為成熟的水上光伏相關(guān)技術(shù),如今年并網(wǎng)的國能聊城202兆瓦水庫光伏項目,在組件選型、智慧運維、浮體系統(tǒng)等方面均應(yīng)用了行業(yè)最領(lǐng)先技術(shù)。
“不過,海洋的惡劣環(huán)境的確對組件的適配性提出更高要求,如在北方海域,可能會出現(xiàn)冰塊撞擊組件陣列的情況。在一些海水鹽度偏高的海域,鹽霧結(jié)晶附著在組件表面,可能帶來發(fā)電量的損失,這些都是我們要探索和解決的問題。”夏珂說。
據(jù)悉,隆基綠能已經(jīng)在嘗試配合參與一些小規(guī)模實證項目,通過具體實踐檢驗產(chǎn)品安全可靠性。“針對沿海地區(qū)普遍的高溫高濕、高鹽霧、高風(fēng)暴潮等環(huán)境特征,一方面隆基從原材料端實現(xiàn)對終端分析的管控,例如組件邊框選擇更耐腐蝕的電泳膜和更高強度的鋁型材。”夏珂表示,“我們產(chǎn)品在實驗室的表現(xiàn)是可觀的,但依然需要實踐的檢驗,這也是我們做實證項目的初衷。”
異質(zhì)結(jié)助力打破技術(shù)、成本桎梏
盡管海上光伏項目實施技術(shù)難度大、建設(shè)困難,但無論從政策支持方面還是市場需求方面,海光的發(fā)展前景是較為廣闊的。
隨著去年山東首批海上光伏項目規(guī)模化開發(fā)工作的啟動,國家發(fā)改委也在2023年能源工作指導(dǎo)意見中明確表示謀劃啟動建設(shè)海上光伏。僅山東省而言,其海上光伏目前便已經(jīng)規(guī)劃了42GW。此前,自然資源部國家海洋技術(shù)中心海洋能發(fā)展中心副主任崔琳也表示,“全球海上光伏潛在容量約4000GW,我國海岸線漫長,海上光伏理論可安裝量超70GW。”
廣闊的前景也意味著更大的挑戰(zhàn),除卻技術(shù)難題,海上光伏的成本把控也是阻礙海光發(fā)展的難題,合理的技術(shù)方案以及關(guān)鍵設(shè)備的選型對項目的經(jīng)濟測算將起到至關(guān)重要的作用。
以組件選型為例,根據(jù)某設(shè)計院對常規(guī)地面電站與海上電站投資對比顯示,在組件型號相同的情況下,海上光伏組件安裝、支架安裝以及樁基礎(chǔ)的單瓦成本要分別高出地面電站約0.05元、0.636元、0.679元,綜合額外成本高達超1.365元/瓦。更高功率的組件可以帶來更低的BOS成本,這一要素在海上光伏項目開發(fā)中相比于地面電站將更為顯著。
光伏組件更高的轉(zhuǎn)換效率在海上光伏項目應(yīng)用端帶來了更為顯著的降本效應(yīng),而當下主流的N型TOPCon與異質(zhì)結(jié)組件無疑是高效率組件代表。以異質(zhì)結(jié)組件為例,華晟在宣城某100M光伏電站進行測算,與同尺寸的PERC、TOPCon組件對比,華晟異質(zhì)結(jié)組件受益于高功率與大組串優(yōu)勢,在土地、支架、線纜、人工費用的BOS成本方面可分別節(jié)省3.9%和2.5%,而度電成本方面在將對PERC成本溢價考慮在內(nèi)的情況下仍可降低1.75%,收益率從6.74%提升到了7.5%。
作為首批海上光伏的主要投資商,央企在組件選型方面非常謹慎。在中國電建HG32海上光伏實證組件采購中,分別招標了PERC、N型TOPCon與異質(zhì)結(jié)進行實證,而華晟正是異質(zhì)結(jié)組件的中標企業(yè)。此前,中國電建華東院更是與華晟簽約了10GW異質(zhì)結(jié)組件采購協(xié)議。
初步量產(chǎn)為異質(zhì)結(jié)帶來的效益提速已經(jīng)非常顯著,而更多先進工藝的應(yīng)用將為異質(zhì)結(jié)打開更顯著的降本潛力。華晟新能源董事長徐曉華表示,“華晟目前正在全面導(dǎo)入雙面微晶、0BB、90μm的超薄硅片等技術(shù),這將進一步帶來組件功率的增加,同時也意味著更低的BOS與度電成本。”
可以預(yù)見的是,隨著光伏行業(yè)技術(shù)不斷進步,以異質(zhì)結(jié)、TOPCon等為代表的N型先進技術(shù)的規(guī)?;瘧?yīng)用,海上光伏必將突破成本的桎梏。結(jié)合各地示范項目的探索和推進,困擾海上光伏的技術(shù)問題也將逐步化解,迎來超百GW的發(fā)展空間。
成本正下行 商業(yè)化可期
高要求必然導(dǎo)致高成本。夏珂表示,由于目前實證電站的規(guī)模較小,邊際成本無法降低,所以很難用商業(yè)化的眼光去看待海上光伏電站的建設(shè)成本。“但最近一兩年時間內(nèi),很多企業(yè)、設(shè)計院和高校都開始參與海上光伏的產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、施工方案優(yōu)化等工作,整個電站的開發(fā)建設(shè)成本正在下行。”
除去提升主要產(chǎn)品的適配性外,夏珂指出,引入數(shù)字化、智能化的設(shè)計和運維手段也是海上光伏降本增效的方向之一。
夏珂透露,隆基綠能已經(jīng)在海洋光伏數(shù)字化設(shè)計軟件開發(fā)上進行了一定的技術(shù)儲備。“我們在軟件內(nèi)嵌入了成熟的算法,并且基于實證項目的數(shù)據(jù)對算法進行持續(xù)迭代。簡單來講,在軟件中輸入所在海域,并填入浪高、風(fēng)速、淤泥層厚度、氣溫等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),系統(tǒng)就會快速給出一個優(yōu)化設(shè)計方案,組件支架的最優(yōu)傾角是多少、陣列怎么排布都會包含在方案中。”
在夏珂看來,基于這樣的初步設(shè)計方案,設(shè)計和建設(shè)團隊可以結(jié)合海域的具體情況進行更有針對性的細節(jié)完善,“可以大大提升這個整體工作效率,從而降低成本”。
同樣,在運維環(huán)節(jié),智能化的平臺可以集中采集海上電站的實時數(shù)據(jù),構(gòu)建起設(shè)備和電站的數(shù)字化模型,同時對電站運行指標進行可視化的監(jiān)控,基于智能算法,可以精確定位低效設(shè)備,結(jié)合無人機巡檢、機器人清洗等運維手段,及時發(fā)現(xiàn)問題并快速解決。夏珂說,“電站能夠多發(fā)電,收益自然就會提升,成本壓力也會隨之降低。相信未來3-5年,也許更快,我們就能在國內(nèi)看到商業(yè)化運營的海上光伏電站。”
原標題:海上光伏電站建設(shè)加速,商業(yè)化成本桎梏已打破?