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CPIA：我國(guó)海上光伏發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

時(shí)間 :2023-07-03 17:53:02   來(lái)源 : 中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)CPIA

一、海上光伏開(kāi)發(fā)前景廣闊

近年來(lái)，持續(xù)的高速增長(zhǎng)使得陸上可再生能源利用空間已變得十分有限，陸上面積趨于飽和，過(guò)度過(guò)量開(kāi)發(fā)也會(huì)造成土地占用、自然資源過(guò)度消耗和環(huán)境壓力等問(wèn)題。同時(shí)，近兩年的生態(tài)紅線問(wèn)題也使得陸上電站開(kāi)發(fā)存在諸多變數(shù)，眾多電站開(kāi)發(fā)企業(yè)便將目光轉(zhuǎn)向了海洋清潔能源。


(相關(guān)資料圖)

海上光伏是一種全新的海洋能源利用和資源開(kāi)發(fā)方式。海上環(huán)境不同于陸地，在同等光照條件下，海面開(kāi)闊，無(wú)遮擋物，日照時(shí)間長(zhǎng)、輻射量高等優(yōu)勢(shì)使得海上光伏項(xiàng)目的光照利用效率更高，海上光伏電站發(fā)電量顯著提升。我國(guó)海岸線綿長(zhǎng)，近海海域遼闊，沿海地區(qū)太陽(yáng)能資源豐富，日照時(shí)間較長(zhǎng)，太陽(yáng)能可被更充分的利用。有專家指出，我國(guó)大陸海岸線總長(zhǎng)度超過(guò)1.8萬(wàn)公里，理論上可開(kāi)發(fā)海上光伏項(xiàng)目的海洋面積能達(dá)到約71萬(wàn)平方公里，可安裝海上光伏超百GW。大力發(fā)展海洋新能源將成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。同時(shí)，海上光伏的消納市場(chǎng)也是經(jīng)濟(jì)體量大、發(fā)展速度快、用能需求高的東南部沿海地帶，海上光伏項(xiàng)目的規(guī)?；_(kāi)發(fā)或?qū)檠睾５貐^(qū)的能源供給提供新的發(fā)展思路與路徑。

可以說(shuō)，海上光伏既符合節(jié)能減排、能源機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)型的需求，又與海洋資源的合理開(kāi)發(fā)利用理念相契合，并且資源儲(chǔ)量和技術(shù)發(fā)展都使得海上光伏具備規(guī)?；_(kāi)發(fā)的潛力，商業(yè)化前景廣闊。海上光伏市場(chǎng)潛力巨大，有專家認(rèn)為海上光伏市場(chǎng)是繼地面電站、工商業(yè)分布式光伏電站及戶用光伏電站之后的未來(lái)第四大光伏市場(chǎng)支柱。

二、海上光伏開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

（一）政策支持力度較大

近兩年，我國(guó)對(duì)于海洋能源發(fā)展十分重視，相關(guān)部委也表示海洋能源將在新型能源體系構(gòu)建中扮演更加重要的角色，圍繞海洋能源完善建立海洋產(chǎn)業(yè)體系，可以推動(dòng)將新型能源體系有機(jī)整合到全產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型中，培育經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。2023年，自然資源部辦公廳發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)海域立體設(shè)權(quán)工作的通知（征求意見(jiàn)稿）》，其中指出明確可以立體設(shè)權(quán)的用海類型海域是包括水面、水體、海床和底土在內(nèi)的立體空間。在不影響國(guó)防安全、海上交通安全、工程安全及防災(zāi)減災(zāi)等前提下，鼓勵(lì)對(duì)海上光伏、海上風(fēng)電、跨海橋梁、養(yǎng)殖、溫（冷）排水、浴場(chǎng)、游樂(lè)場(chǎng)、海底電纜管道、海底隧道、海底場(chǎng)館等用海進(jìn)行立體設(shè)權(quán)。

對(duì)于我國(guó)東部沿海的山東省、河北省、浙江省、江蘇省、廣東省、福建省等分布式光伏大省而言，在非耕地空間充分開(kāi)發(fā)以后，最大的潛力市場(chǎng)就是海上光伏市場(chǎng)，這幾個(gè)省份也陸續(xù)出臺(tái)了海上光伏的支持政策，涉及立體確權(quán)、發(fā)展規(guī)模及補(bǔ)貼方案等。2021年12月，山東省海洋局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)光伏發(fā)電海域使用立體確權(quán)的指導(dǎo)意見(jiàn)（征求意見(jiàn)稿）》，文件中明確提出鼓勵(lì)各市因地制宜探索利用已確權(quán)的養(yǎng)殖用海、鹽田用海區(qū)域，科學(xué)布局光伏發(fā)電項(xiàng)目。2022年7月，山東省提出了《山東省海上光伏建設(shè)工程行動(dòng)方案》，其中提到“十四五”期間共規(guī)劃海上光伏容量4260萬(wàn)千瓦，其中漂浮式光伏容量接近3000萬(wàn)千瓦。2022年4月，山東省在《山東省2022年“穩(wěn)中求進(jìn)”高質(zhì)量發(fā)展政策清單（第二批）》中明確提出，對(duì)2022-2025年建成并網(wǎng)的“十四五”漂浮式海上光伏項(xiàng)目，分別按照每千瓦1000元、800元、600元、400元的標(biāo)準(zhǔn)給予財(cái)政補(bǔ)貼，補(bǔ)貼規(guī)模分別不超過(guò)10萬(wàn)千瓦、20萬(wàn)千瓦、30萬(wàn)千瓦、40萬(wàn)千瓦。浙江省也在《關(guān)于促進(jìn)浙江省新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)（修改稿）》中提出“鼓勵(lì)利用圍海養(yǎng)殖區(qū)、近海灘涂區(qū)、圍而未填海域等海域空間建設(shè)灘涂光伏項(xiàng)目”。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近兩年各省份出臺(tái)的政策中，有6個(gè)省市的16條政策中均提到了海上光伏項(xiàng)目建設(shè)的促進(jìn)辦法與激勵(lì)手段。

（二）光伏+水面為海上光伏提供了一定技術(shù)基礎(chǔ)

近幾年，水上光伏技術(shù)已在湖泊、水庫(kù)等多種場(chǎng)景下應(yīng)用，在發(fā)電量、安全性等方面得到了業(yè)界認(rèn)可，隨著我國(guó)光伏行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的不斷成熟及完善，適用于海洋環(huán)境的光伏技術(shù)正在取得突破，海上光伏電站的建設(shè)已具備技術(shù)可行性?？梢钥闯?，我國(guó)目前已經(jīng)具備海上光伏項(xiàng)目規(guī)?；l(fā)展的初步條件。

（三）部分企業(yè)已開(kāi)始針對(duì)性進(jìn)行技術(shù)與產(chǎn)品儲(chǔ)備

在產(chǎn)品方面，已有多家企業(yè)針對(duì)海上光伏項(xiàng)目推出了海上用組件。2022年下半年，阿特斯就已完成固定樁基式海上光伏應(yīng)用組件的開(kāi)發(fā)，并已進(jìn)入第二代海上光伏組件“漂浮式”應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。2023年2月，晶科憑借強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力以及大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成功開(kāi)發(fā)出全新適用于海洋環(huán)境的n型高效組件產(chǎn)品。為滿足海上光伏場(chǎng)景的特殊要求，隆基專門(mén)開(kāi)發(fā)了海上光伏產(chǎn)品方案，并已大規(guī)模投入商用，憑借其產(chǎn)品優(yōu)異的可靠性，2023年5月隆基成為首批獲得光伏組件差異化耐候性“國(guó)品優(yōu)選”-深藍(lán)海洋環(huán)境檢測(cè)證書(shū)的企業(yè)。同月，華晟針對(duì)性研發(fā)并推出了喜馬拉雅系列V-ocean海光組件以適配海上光伏電站，為海上光伏市場(chǎng)帶來(lái)更高效、更可靠、更低碳的產(chǎn)品。

（四）全球范圍內(nèi)已經(jīng)有相關(guān)成功案例

目前在全球范圍內(nèi)有60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)正在積極推進(jìn)漂浮式光伏電站發(fā)展進(jìn)程，其中超過(guò)35個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有超過(guò)350個(gè)漂浮式光伏電站。有數(shù)據(jù)顯示，截至2020年8月底，全球漂浮式光伏電站的累計(jì)裝機(jī)量已達(dá)到2.6GW。未來(lái)隨著近海淺水區(qū)域資源陸續(xù)開(kāi)發(fā)完成，未來(lái)將有更多沿海城市加大對(duì)漂浮式海上光伏的支持力度。但目前我國(guó)已建成的海上光伏電站均為規(guī)模較小實(shí)證電站，尚無(wú)單體規(guī)模較大（超過(guò)10萬(wàn)kw）的集中式海上電站，已建成的多為灘涂光伏電站，并且國(guó)內(nèi)已建成的成功應(yīng)用案例大多為固定式樁式近海光伏項(xiàng)目。

三、面臨的挑戰(zhàn)

（一）海上環(huán)境對(duì)項(xiàng)目提出新的要求

海上光伏項(xiàng)目面臨著復(fù)雜惡劣的服役環(huán)境，例如南方海域的大風(fēng)浪、臺(tái)風(fēng)，北方海域的海冰，高鹽霧、高濕、溫度變化頻繁等都意味著海上光伏的前期工作相比地面電站更為嚴(yán)苛。與此同時(shí)，海上工況帶來(lái)的建設(shè)、運(yùn)維、設(shè)備機(jī)械鏈接穩(wěn)定性、設(shè)備安全等挑戰(zhàn)也不一而足。

從設(shè)備技術(shù)角度來(lái)看，海洋風(fēng)暴、海冰、鳥(niǎo)糞+其他生物附著、鹽霧腐蝕等給組件帶來(lái)了與陸地上完全不同的威脅。海上電站的防腐蝕要求高，邊框和支架腐蝕主要受到海上微生物及強(qiáng)鹽霧腐蝕，而常規(guī)金屬邊框不具備海上環(huán)境抗鹽霧腐蝕能力。除邊框、支架容易被海水腐蝕外，玻璃腐蝕也是影響組件安全性的關(guān)鍵原因之一。玻璃腐蝕主要是水汽侵蝕到玻璃基體使其水解，導(dǎo)致鍍層剝落，影響組件發(fā)電及發(fā)電性能。另外，接線盒和連接器密封性不好也容易導(dǎo)致水汽進(jìn)入其內(nèi)部造成絕緣體失效及導(dǎo)體腐蝕后發(fā)熱燒毀等問(wèn)題。組件整體需要針對(duì)海上環(huán)境進(jìn)行抗腐蝕性和密封性的改進(jìn)。

從電站設(shè)計(jì)和建設(shè)角度來(lái)看，海上光伏項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案受環(huán)境條件影響較大，如臺(tái)風(fēng)、海冰、潮汐等，并且工程地質(zhì)條件與陸上相比更為復(fù)雜，光伏組件及逆變器設(shè)備選型需要綜合考慮海洋環(huán)境、發(fā)電效率、施工難度、成本經(jīng)濟(jì)性等因素，此時(shí)使用高效組件可以減少用海面積，減少海上作業(yè)工作量。電站支架單元的設(shè)計(jì)需要綜合考慮地址條件、樁型、支架、施工船只。海上光伏項(xiàng)目發(fā)電設(shè)計(jì)傾角受海域使用成本、支架成本、風(fēng)荷載、施工工期等因素影響，應(yīng)綜合成本經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)因素，確定最佳傾角。海上光伏項(xiàng)目工程建設(shè)條件較難，項(xiàng)目安全性要求更高，工程建設(shè)時(shí)也需要考慮到太陽(yáng)能資源、氣象水文條件、工程地質(zhì)條件、景觀設(shè)計(jì)和立體化開(kāi)發(fā)等難點(diǎn)。同時(shí)，海上光伏的建設(shè)還需要關(guān)注到資源環(huán)境的影響，比如大面積覆蓋海域?qū)θ芙庋?、海洋植物光合作用、鳥(niǎo)類、漁業(yè)資源、電磁輻射等資源環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定影響。

（二）海上項(xiàng)目成本仍未找到合理下降路徑

海上光伏項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中涉及的成本包含海域使用金、漁業(yè)養(yǎng)殖賠償、樁基礎(chǔ)費(fèi)用等。目前我國(guó)的海上光伏項(xiàng)目建設(shè)仍處于初級(jí)階段，建設(shè)成本依舊較高，很難從商業(yè)化角度看待海上光伏電站的建設(shè)成本。

海上光伏電站目前主要分為樁基固定式和漂浮式兩種，樁基固定式適合水位較淺、無(wú)場(chǎng)地沉陷等地質(zhì)災(zāi)害、水位變化較小的場(chǎng)地，如灘涂、潮間帶等水深小于五米的水域?yàn)┩凯h(huán)境，也是目前主流的海上光伏項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案。2022年，按照直流側(cè)50萬(wàn)千瓦項(xiàng)目為例，陸上固定式電站與海上樁基固定式電站[1]的成本差距依舊較大，陸上集中地面電站的建設(shè)初始投資約4.13元/W，而海上樁基固定式電站初始投資則超過(guò)6元/W。導(dǎo)致海上光伏電站成本較高的因素很多，海上樁基固定式電站建設(shè)過(guò)程中，海底泥深，且為了避浪使得樁頂高程高，樁基長(zhǎng)度達(dá)到20米以上，還需要配備海上升壓站，同時(shí)送出線路涉及到海纜送出的征地、征海問(wèn)題。海上施工的打樁、吊裝、海纜鋪設(shè)受到海上施工窗口期影響，后期海上運(yùn)維如清洗、更換、巡視等難度也較大。以上原因都導(dǎo)致了海上光伏項(xiàng)目成本整體高于陸上地面電站。

另一種建設(shè)方案為漂浮式海上光伏電站，適合深海區(qū)域，以浮體、錨固等取代地樁和支架，方案靈活度更高。通常情況下，漂浮式水面電站組件需要依靠浮體漂浮在水面上，在適應(yīng)水位變化方面具有天然的優(yōu)勢(shì)。這種方式比較適合面積較大、水位較深等不適宜打樁作業(yè)的深水區(qū)域。但目前海上漂浮式電站建設(shè)還處于0到1的過(guò)程當(dāng)中，無(wú)法從商業(yè)化角度看待其盈利能力。2022年，有企業(yè)在山東下水的海上漂浮式光伏實(shí)證項(xiàng)目發(fā)電成功，成為了全球首個(gè)深遠(yuǎn)海風(fēng)光同場(chǎng)漂浮式光伏實(shí)證項(xiàng)目。

（三）海上項(xiàng)目審批流程繁瑣

由于海上光伏項(xiàng)目的特殊性，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)影響因素眾多。其開(kāi)發(fā)時(shí)需要與能源局、海洋、國(guó)土及電網(wǎng)等相關(guān)部門(mén)進(jìn)行統(tǒng)一的整體規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)及審批。光伏項(xiàng)目的用海選址需要與國(guó)土空間規(guī)劃、海洋生態(tài)紅線、養(yǎng)殖、旅游等周邊用海活動(dòng)相符合，與航道等海上交通安全兼容，并且還要注意到項(xiàng)目對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境敏感目標(biāo)、環(huán)境敏感區(qū)、軍用設(shè)施的影響，以及與其他行業(yè)性規(guī)劃的銜接性。此外，海上光伏海上環(huán)境高濕度、高鹽霧，灘涂土質(zhì)松軟，防腐蝕要求高，建設(shè)條件復(fù)雜，受到波、流、海水、潮汐等自然環(huán)境影響較大，也給海上光伏項(xiàng)目的選址增加了一定難度。

光伏項(xiàng)目用海準(zhǔn)備包含海洋環(huán)境調(diào)查、電纜管道鋪設(shè)許可、工程可行性研究、用海申請(qǐng)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告、電纜管道鋪設(shè)施工許可等工作。當(dāng)海上光伏項(xiàng)目拿到海域使用申請(qǐng)、海洋環(huán)境影響評(píng)價(jià)核準(zhǔn)以及電纜管道許可后，方可進(jìn)行下一步工作。并網(wǎng)電纜建設(shè)、岸上建筑用地（儲(chǔ)能、升壓站等）審批、電網(wǎng)消納、配儲(chǔ)等難題也都在制約著海上光伏的進(jìn)展。

另外，根據(jù)現(xiàn)行法律規(guī)定，項(xiàng)目用海、用地、施工等審批實(shí)行海上和陸上平行管理，需分別向海上與陸上主要部門(mén)辦理相應(yīng)的手續(xù)，這也增加了備案工作量。

（四）參考標(biāo)準(zhǔn)及成功案例較少

目前行業(yè)內(nèi)關(guān)于海上光伏方面的標(biāo)準(zhǔn)仍較少，中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)曾經(jīng)在2019年發(fā)布并實(shí)施了《水上光伏發(fā)電系統(tǒng)用浮體》《水上光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)范》等3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，2019年10月1日起正式實(shí)施了《水上光伏系統(tǒng)用浮體技術(shù)要求和測(cè)試方法》(NB/T10187—2019)。但海上環(huán)境與普通水上環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，目前行業(yè)協(xié)會(huì)也正在編制《漂浮式水上光伏發(fā)電錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》過(guò)程中。此外，由水電總院、西勘院、華勘院共同立項(xiàng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有《海上光伏發(fā)電工程技術(shù)導(dǎo)則》《海上光伏發(fā)電工程可行性研究報(bào)告編制規(guī)程》《海上光伏發(fā)電工程規(guī)劃報(bào)告編制規(guī)程》《海上光伏組件支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《海上光伏電站工程勘察規(guī)范》《海上光伏發(fā)電工程勘測(cè)規(guī)范》《漂浮式光伏支撐系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》等。

目前國(guó)際范圍內(nèi)的海上光伏電站仍處于示范或預(yù)商業(yè)化階段，雖然已有多個(gè)國(guó)家開(kāi)展了相關(guān)探索并針對(duì)性的進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)，但目前仍在突破瓶頸階段。從我國(guó)角度來(lái)看，海上光伏產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)跨越發(fā)展的關(guān)鍵期，但當(dāng)前海上光伏產(chǎn)業(yè)還處于起步階段，面臨著無(wú)建設(shè)運(yùn)營(yíng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)成熟可借鑒監(jiān)管經(jīng)驗(yàn)等實(shí)際困難。

四、未來(lái)推進(jìn)思路

（一）加大研發(fā)力度，帶動(dòng)裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展

通過(guò)引進(jìn)高端裝備制造產(chǎn)業(yè)和配套企業(yè)、加大科技研發(fā)力度、設(shè)立相關(guān)獎(jiǎng)項(xiàng)和獎(jiǎng)金等激勵(lì)制度針對(duì)性的進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，延伸到產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，打造海上光伏制造產(chǎn)業(yè)集群，助推區(qū)域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。與其他海上建造行業(yè)借鑒施工經(jīng)驗(yàn)，跨行業(yè)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行海上光伏施工用船等安裝設(shè)備研發(fā)。

（二）多角度、多維度嘗試降低成本的手段

海上光伏項(xiàng)目是光伏產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)新興分支，還處于發(fā)展的初級(jí)階段，電站使用的各類產(chǎn)品及設(shè)備還未找到一種更優(yōu)的適配手段以降低成本。未來(lái)是否可以通過(guò)使用更高效的組件、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、本地化采購(gòu)等方式降低建設(shè)成本值得探討，此外，復(fù)合材料也或許是降低成本的一條有效途徑。有專家認(rèn)為，未來(lái)海上光伏電站將根據(jù)需求進(jìn)行逐步調(diào)整，供應(yīng)商的增多也會(huì)導(dǎo)致成本下降。據(jù)《海上漂浮式光伏系統(tǒng)兆瓦級(jí)海試方陣總體設(shè)計(jì)方案技術(shù)規(guī)格說(shuō)明書(shū)》（一道新能，2022年）分析，隨著海上漂浮式光伏技術(shù)的不斷進(jìn)步以及裝機(jī)量增加帶來(lái)的規(guī)模效應(yīng)，相應(yīng)電站的單瓦造價(jià)將會(huì)逐漸下降至合理范圍。

（三）完善頂層設(shè)計(jì)，各部門(mén)聯(lián)手推進(jìn)海上能源發(fā)展

建議相關(guān)部門(mén)推出國(guó)家層面的海洋能源發(fā)展規(guī)劃，鼓勵(lì)海上能源綜合發(fā)展，包括但不限于風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能、海洋牧場(chǎng)等形式，加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)推進(jìn)工作。能源主管部門(mén)與海事部門(mén)、自然資源部門(mén)、電網(wǎng)公司等相關(guān)部門(mén)形成合力，共同研究制定海洋能源項(xiàng)目整體審批程序樣板，指導(dǎo)開(kāi)發(fā)企業(yè)整體推進(jìn)。完善標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證體系建設(shè)，推動(dòng)海上光伏產(chǎn)品等高質(zhì)量發(fā)展。

（四）鼓勵(lì)示范項(xiàng)目建設(shè)，結(jié)合其他海洋能源共同策劃

建議有關(guān)部門(mén)在用海補(bǔ)償金、立體化開(kāi)發(fā)模式、電力接入、科技研發(fā)、裝備制造等方面出臺(tái)相關(guān)支持政策。加強(qiáng)科學(xué)規(guī)劃指導(dǎo)，全盤(pán)考慮，整體布局，搶抓市場(chǎng)先機(jī)，爭(zhēng)取多做一些我國(guó)乃至全球的海上光伏示范電站，并且將優(yōu)秀案例整理后，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，打造樣板，在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行分享與推介。

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