國(guó)電投的這個(gè)“全球首個(gè)”深遠(yuǎn)海光伏是什么黑科技
由國(guó)家電投山東分公司投資開(kāi)發(fā)的海上浮動(dòng)太陽(yáng)能，是全球首個(gè)投用的深遠(yuǎn)海風(fēng)光同場(chǎng)漂浮式光伏實(shí)證項(xiàng)目。如果效果比較好，將為規(guī)�；七M(jìn)海上漂浮式光伏打造標(biāo)桿示范、開(kāi)辟引領(lǐng)路徑。
光伏發(fā)電已經(jīng)無(wú)所不在。除了沙漠、荒漠、戈壁和家庭屋頂、城市大廈等陸上項(xiàng)目，湖泊、水庫(kù)、魚(yú)塘等水面項(xiàng)目也在不斷延申，見(jiàn)慣不怪。延展的步伐并沒(méi)有因此停止，在全球遍地開(kāi)花的清潔能源開(kāi)發(fā)中，光伏已經(jīng)開(kāi)始“上天下�！绷�。
光伏上天，是指包括中國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本、歐盟在內(nèi)的國(guó)家和地區(qū)，已經(jīng)開(kāi)始在研發(fā)或布局太空光伏發(fā)電站，以便全天候?yàn)榈厍蛱峁╇娔堋?br />
“光伏入�！弊叩酶�，近海就不用說(shuō)，一些沿海居民早已開(kāi)始了近海漁業(yè)和光伏的結(jié)合�，F(xiàn)在深遠(yuǎn)海的光伏也已經(jīng)有了示范項(xiàng)目。
10月31日，山東半島南3號(hào)海上風(fēng)電場(chǎng)20兆瓦深遠(yuǎn)海漂浮式光伏500千瓦項(xiàng)目發(fā)電，成為全球首個(gè)投用的深遠(yuǎn)海風(fēng)光同場(chǎng)漂浮式光伏實(shí)證項(xiàng)目。
這個(gè)項(xiàng)目由國(guó)家電投山東分公司投資開(kāi)發(fā)。不同于現(xiàn)有的遮蔽海區(qū)和近海區(qū)域的海上光伏，該實(shí)證項(xiàng)目是全球首個(gè)在離岸距離30公里、水深30米、極端浪高10米的“雙30”海洋環(huán)境下研究和建設(shè)的漂浮式海上光伏工程實(shí)證項(xiàng)目。
在深遠(yuǎn)海建風(fēng)電已經(jīng)很艱難了，要建光伏發(fā)電，技術(shù)難度更是復(fù)雜，除了要克服深遠(yuǎn)海風(fēng)高浪急、特別是臺(tái)風(fēng)季節(jié)的險(xiǎn)惡環(huán)境，還要防止高含鹽量海水的侵蝕和腐化，維護(hù)成本也非常高。所以，對(duì)材料和技術(shù)，挑戰(zhàn)都非同一般。
那么，國(guó)電投的這個(gè)全球首個(gè)“風(fēng)光同場(chǎng)”的漂浮式光伏發(fā)電站到底是怎么回事？使用的是什么技術(shù)？是否有競(jìng)爭(zhēng)力？未來(lái)商業(yè)化前景怎樣？圍繞這些問(wèn)題，《環(huán)球零碳》帶你一探究竟。
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首個(gè)風(fēng)光同場(chǎng)海上光伏
國(guó)電投開(kāi)發(fā)的這個(gè)漂浮式光伏項(xiàng)目，位于山東海陽(yáng)南側(cè)海域，與山東半島南3號(hào)300兆瓦海上風(fēng)電同場(chǎng)，距離海岸30余公里，水深達(dá)30米，極端浪高10米。
所謂“風(fēng)光同場(chǎng)”海上光伏，是山東省極力支持的一種能源利用和能源開(kāi)發(fā)方式，就是將光伏發(fā)電站從陸地搬到海上，是發(fā)電工程和海洋工程的融合創(chuàng)新。這樣光伏發(fā)電可以跟海上風(fēng)電共用輸電纜線，節(jié)約成本。
當(dāng)然，發(fā)展海上光伏，還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是相較陸上光伏，海面開(kāi)闊無(wú)遮擋，日照時(shí)間較長(zhǎng)，光能利用充分，環(huán)境優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚，可顯著提升發(fā)電量。
跟海上風(fēng)電一樣，海上光伏也主要包括樁基固定式和漂浮式等類別，各有其適用場(chǎng)景。一般情況下，若水深10米以上采用漂浮式安裝。
國(guó)電投這個(gè)項(xiàng)目因?yàn)樗钸_(dá)30米，所以采用漂浮式安裝方式，單個(gè)浮體單元裝機(jī)容量250千瓦。目前處于示范階段，只裝了兩個(gè)單元，一共500千瓦。
整個(gè)浮體單元由環(huán)形抗風(fēng)浪浮體、耐海洋環(huán)境的高強(qiáng)薄膜、光伏系統(tǒng)等組成。在直徑53米的浮體單元上，面積相當(dāng)于4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)，共安裝了770塊光伏組件，其發(fā)出的清潔電能匯流到逆變器后送至同場(chǎng)運(yùn)行的山東半島南3號(hào)風(fēng)機(jī)平臺(tái)，后續(xù)將通過(guò)海上升壓站送出至電網(wǎng)。
圖說(shuō)：浮動(dòng)太陽(yáng)能的組成部分
來(lái)源：Ocean Sun
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關(guān)鍵技術(shù)是加強(qiáng)的聚合物薄膜
注意看整個(gè)光伏組件，是不是有點(diǎn)像大圓盤(pán)？這個(gè)圓盤(pán)就是光伏組件的平臺(tái)，整個(gè)平臺(tái)由環(huán)形抗風(fēng)浪浮體、耐海洋環(huán)境高強(qiáng)彈性薄膜、光伏系統(tǒng)和風(fēng)光送出系統(tǒng)等組成。
據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，海上光伏電站的環(huán)形抗風(fēng)浪浮體由高密度聚乙烯管件預(yù)制，高度0.6米至0.8米，通過(guò)4個(gè)系泊點(diǎn)和12條纜索錨固于海床，與風(fēng)機(jī)安全距離保持在60米以上。
光伏組件平臺(tái)依據(jù)海況采用定制化光伏發(fā)電組件，可減少波浪對(duì)光伏面板的沖擊，光伏組件采用預(yù)制滑軌與彈性薄膜連接，并通過(guò)薄膜直接與海水接觸，水體對(duì)光伏設(shè)備的冷卻可有效提高發(fā)電效率10%以上。
其實(shí)，這里的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用了挪威Ocean Sun公司彈性薄膜專利技術(shù)及錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)。光伏組件則來(lái)自協(xié)鑫公司定制的耐海洋環(huán)境光伏組件。
仔細(xì)對(duì)比，整個(gè)大圓盤(pán)有點(diǎn)像巨大的睡蓮，漂浮在海面上。其實(shí)，Ocean Sun公司的設(shè)計(jì)靈感就來(lái)自大自然。它們認(rèn)為，水上光伏，就像漂浮生物一樣停留在水面上，兩者都需要錨定在海床上，兩者都在陽(yáng)光下“茁壯成長(zhǎng)”，太陽(yáng)能電池模仿植物細(xì)胞，光伏技術(shù)模仿光合作用。
圖說(shuō)：浮動(dòng)太陽(yáng)能平臺(tái)設(shè)計(jì)靈感來(lái)自睡蓮
Ocean Sun公司的專利技術(shù)就是基于一種加強(qiáng)的聚合物薄膜，用于支撐和漂浮定制的光伏組件，并實(shí)現(xiàn)了其他浮動(dòng)光伏系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。
這個(gè)加強(qiáng)而又薄的聚合物膜賦予系統(tǒng)水彈性的特性，使結(jié)構(gòu)和光伏組件能夠隨著波浪的諧波優(yōu)雅地移動(dòng)，而不是與波浪的力量抗?fàn)帯?br />
根據(jù)Ocean Sun在泳池的測(cè)試和模擬被用來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的波浪能力，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析（CFD）已經(jīng)證明，該系統(tǒng)可以抵御每小時(shí)275公里的4級(jí)臺(tái)風(fēng)，而且在鹽水中有20年的使用壽命。
根據(jù)Ocean Sun相關(guān)材料的介紹，這種聚合物薄膜的優(yōu)點(diǎn)還包括：在所有浮動(dòng)光伏系統(tǒng)中，材料使用率總體最低，從而實(shí)現(xiàn)最低的平準(zhǔn)備度電成本（LCOE）；安裝簡(jiǎn)單、安全、快捷；通過(guò)直接水冷卻提高效率；減少水分蒸發(fā)；在大風(fēng)、海浪和強(qiáng)流中證明了其韌性；材料物流成本大幅降低……
3
海上光伏的前景與商業(yè)化
山東這個(gè)海上漂浮式光伏實(shí)證項(xiàng)目，在驗(yàn)證浮體、錨固、發(fā)電組件抗風(fēng)浪能力及海洋環(huán)境耐候性方面，如果效果比較好，將為規(guī)�；七M(jìn)海上漂浮式光伏打造標(biāo)桿示范、開(kāi)辟引領(lǐng)路徑。
山東在這方面也是走在全國(guó)前面。
今年7月，山東省印發(fā)的《山東省海上光伏建設(shè)工程行動(dòng)方案》指出，山東省將積極穩(wěn)妥推動(dòng)漂浮式海上光伏發(fā)展，重點(diǎn)結(jié)合海上風(fēng)電規(guī)劃建設(shè)，創(chuàng)新打造“風(fēng)光同場(chǎng)”一體化開(kāi)發(fā)模式，逐步擴(kuò)大漂浮式光伏建設(shè)規(guī)模，并推動(dòng)其向深遠(yuǎn)海海域發(fā)展。
山東省能源局新能源和可再生能源處負(fù)責(zé)人介紹，“十四五”期間，山東按照“由近及遠(yuǎn)、由易到難、示范先行、分步實(shí)施”總思路，統(tǒng)籌推進(jìn)海上光伏規(guī)�；⒓s化、協(xié)同化發(fā)展，聚力打造技術(shù)先進(jìn)、生態(tài)友好、智慧融合的“環(huán)渤海、沿黃海”雙千萬(wàn)千瓦級(jí)海上光伏基地。2022年，啟動(dòng)漂浮式海上光伏示范工作;到2025年，力爭(zhēng)開(kāi)工建設(shè)200萬(wàn)千瓦，建成并網(wǎng)100萬(wàn)千瓦左右。
全球而言，浮動(dòng)式太陽(yáng)能有可能在全世界范圍內(nèi)大規(guī)模地提供低成本的可再生能源。
迄今為止，使用主流技術(shù)安裝的浮動(dòng)式太陽(yáng)能超過(guò)2.4 GWp。然而，世界銀行估計(jì)，即使在溫和的假設(shè)下，僅在人工水庫(kù)上，全球浮動(dòng)太陽(yáng)能的潛力就有2000 GWp�？紤]到近岸的沿海水域、河流、湖泊和其他目前主流浮動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)不可行的地方，其潛力就變得巨大了。
Ocean Sun公司首席執(zhí)行官Børge Bjørneklett此前接受采訪時(shí)聲稱，海洋光伏有可能在增長(zhǎng)方面擊敗海上浮動(dòng)風(fēng)能。
Børge Bjørneklett 表示：“如果你看一下世界的輻照?qǐng)D，特別是東南亞的輻照?qǐng)D，浮動(dòng)太陽(yáng)能應(yīng)用范圍比浮動(dòng)風(fēng)能大得多�！�
企業(yè)布局方面，除了Ocean Sun公司，德國(guó)最大的公用事業(yè)能源公司萊茵集團(tuán)（RWE）也進(jìn)軍浮動(dòng)太陽(yáng)能領(lǐng)域。
今年7月，RWE和荷蘭太陽(yáng)能技術(shù)公司SolarDuck簽署了一項(xiàng)合作協(xié)議，將共同發(fā)展海上浮動(dòng)太陽(yáng)能的使用。剛開(kāi)始，將在北海投資進(jìn)行第一個(gè)海上試點(diǎn)。這個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目名為Merganser，其銘牌容量為0.5MWp。
海上浮動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)，旨在為日益稀缺的可再生能源發(fā)電土地提供答案。將海上浮動(dòng)太陽(yáng)能整合到海上風(fēng)電場(chǎng)，利用風(fēng)力渦輪機(jī)之間的空間，是對(duì)海洋空間更有效的利用，而且還可在多源可再生能源工廠的建設(shè)和維護(hù)方面發(fā)揮協(xié)同作用。如果能在技術(shù)上克服海上惡劣條件，前景還是非�？春�。
這個(gè)加強(qiáng)而又薄的聚合物膜賦予系統(tǒng)水彈性的特性，使結(jié)構(gòu)和光伏組件能夠隨著波浪的諧波優(yōu)雅地移動(dòng)，而不是與波浪的力量抗?fàn)帯?br />
根據(jù)Ocean Sun在泳池的測(cè)試和模擬被用來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的波浪能力，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析（CFD）已經(jīng)證明，該系統(tǒng)可以抵御每小時(shí)275公里的4級(jí)臺(tái)風(fēng)，而且在鹽水中有20年的使用壽命。
根據(jù)Ocean Sun相關(guān)材料的介紹，這種聚合物薄膜的優(yōu)點(diǎn)還包括：在所有浮動(dòng)光伏系統(tǒng)中，材料使用率總體最低，從而實(shí)現(xiàn)最低的平準(zhǔn)備度電成本（LCOE）；安裝簡(jiǎn)單、安全、快捷；通過(guò)直接水冷卻提高效率；減少水分蒸發(fā)；在大風(fēng)、海浪和強(qiáng)流中證明了其韌性；材料物流成本大幅降低……
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海上光伏的前景與商業(yè)化
山東這個(gè)海上漂浮式光伏實(shí)證項(xiàng)目，在驗(yàn)證浮體、錨固、發(fā)電組件抗風(fēng)浪能力及海洋環(huán)境耐候性方面，如果效果比較好，將為規(guī)�；七M(jìn)海上漂浮式光伏打造標(biāo)桿示范、開(kāi)辟引領(lǐng)路徑。
山東在這方面也是走在全國(guó)前面。
今年7月，山東省印發(fā)的《山東省海上光伏建設(shè)工程行動(dòng)方案》指出，山東省將積極穩(wěn)妥推動(dòng)漂浮式海上光伏發(fā)展，重點(diǎn)結(jié)合海上風(fēng)電規(guī)劃建設(shè)，創(chuàng)新打造“風(fēng)光同場(chǎng)”一體化開(kāi)發(fā)模式，逐步擴(kuò)大漂浮式光伏建設(shè)規(guī)模，并推動(dòng)其向深遠(yuǎn)海海域發(fā)展。
山東省能源局新能源和可再生能源處負(fù)責(zé)人介紹，“十四五”期間，山東按照“由近及遠(yuǎn)、由易到難、示范先行、分步實(shí)施”總思路，統(tǒng)籌推進(jìn)海上光伏規(guī)�；⒓s化、協(xié)同化發(fā)展，聚力打造技術(shù)先進(jìn)、生態(tài)友好、智慧融合的“環(huán)渤海、沿黃海”雙千萬(wàn)千瓦級(jí)海上光伏基地。2022年，啟動(dòng)漂浮式海上光伏示范工作;到2025年，力爭(zhēng)開(kāi)工建設(shè)200萬(wàn)千瓦，建成并網(wǎng)100萬(wàn)千瓦左右。
全球而言，浮動(dòng)式太陽(yáng)能有可能在全世界范圍內(nèi)大規(guī)模地提供低成本的可再生能源。
迄今為止，使用主流技術(shù)安裝的浮動(dòng)式太陽(yáng)能超過(guò)2.4 GWp。然而，世界銀行估計(jì)，即使在溫和的假設(shè)下，僅在人工水庫(kù)上，全球浮動(dòng)太陽(yáng)能的潛力就有2000 GWp�？紤]到近岸的沿海水域、河流、湖泊和其他目前主流浮動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)不可行的地方，其潛力就變得巨大了。
Ocean Sun公司首席執(zhí)行官Børge Bjørneklett此前接受采訪時(shí)聲稱，海洋光伏有可能在增長(zhǎng)方面擊敗海上浮動(dòng)風(fēng)能。
Børge Bjørneklett 表示：“如果你看一下世界的輻照?qǐng)D，特別是東南亞的輻照?qǐng)D，浮動(dòng)太陽(yáng)能應(yīng)用范圍比浮動(dòng)風(fēng)能大得多�！�
企業(yè)布局方面，除了Ocean Sun公司，德國(guó)最大的公用事業(yè)能源公司萊茵集團(tuán)（RWE）也進(jìn)軍浮動(dòng)太陽(yáng)能領(lǐng)域。
今年7月，RWE和荷蘭太陽(yáng)能技術(shù)公司SolarDuck簽署了一項(xiàng)合作協(xié)議，將共同發(fā)展海上浮動(dòng)太陽(yáng)能的使用。剛開(kāi)始，將在北海投資進(jìn)行第一個(gè)海上試點(diǎn)。這個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目名為Merganser，其銘牌容量為0.5MWp。
海上浮動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)，旨在為日益稀缺的可再生能源發(fā)電土地提供答案。將海上浮動(dòng)太陽(yáng)能整合到海上風(fēng)電場(chǎng)，利用風(fēng)力渦輪機(jī)之間的空間，是對(duì)海洋空間更有效的利用，而且還可在多源可再生能源工廠的建設(shè)和維護(hù)方面發(fā)揮協(xié)同作用。如果能在技術(shù)上克服海上惡劣條件，前景還是非�？春�。
作者：小博 來(lái)源：Ocean Sun 責(zé)任編輯：jianping
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