海上能源发展战略研究方向之一 | 近岸海上光伏

相关资料显示，我国大陆海岸线长1.8万km，近海总面积470多万km²，其中可利用海域超300万km²，理论上可发展近7亿kW(700GW)海上光伏。近年来，浙江等地也陆续出台了相关政策支持海上光伏发展。但是，目前海上光伏只有少量建设，大部分还在未来的计划中。海上光伏能否成为下一个蓝海?海上光伏发展存在哪些技术难题?近日，《南方能源建设》编辑部就上述问题采访了中国海洋工程咨询协会海上风电分会会长蔡绍宽先生。下面为蔡会长关于海上光伏的相关论述，欢迎品读!

除水能、风能、陆上光伏外，最值得研究的能源是海上光伏

当今世界，可再生零碳能源必将成为全社会能源供应主角。可再生零碳能源包括水能、风能、光能、温差能、地热能等。其中：水能，已开发100多年，即将开发殆尽，由于受资源规模限制，待开发量已极为有限;温差能，从当前科技水平展望，难以实现规模化、市场化开发;地热能，受应用场景限制而直接热利用规模狭小，发电利用也难以规模化、市场化;风能(陆风、海风)，陆上风能正在市场化(平价化)、规模化开发，海上近浅海风电已进入市场化开发和规模化开发可期阶段，必将大力发展;光能(陆光、海光)，陆上光伏正在市场化、规模化开发，海上光伏开发前景规模巨大但仅仅处于尝试性科研开发阶段而尚待探索。

综上，未来可以规模化、市场化开发的可再生零碳能源有水能、陆上风能、近浅海风能、光能。除了已经下结论可规模化市场化开发的水能、风能、陆上光伏以外，最值得研究的目标能源是海上光伏。

近岸海洋能源区域分布

从中国能源发展前景来看，非热点但有前景的能源有三个方面：漂浮式基础海上风电、离岸能源岛、漂浮式(含滩涂，下同)光伏。当前近岸海洋能源研究与开发探索的盲区为漂浮式光伏。

我们将近岸海洋能源分布区域划分为五个区带：滩涂、潮间带、5m以下水深潮下带(通常作为施工船舶难以进场施工的水深海域)、5~70m(海上风电固定桩基础与漂浮式基础的经济开发临界水深)水深带、70m(可能更深)以上水深带。收缩关注点，以可规模化、市场化前景为约束条件：滩涂、潮间带、5m以下水深潮下带(通常作为施工船舶难以进场施工的水深海域)、5~70m(海上风电固定桩基础与漂浮式基础的经济开发临界水深)水深带。

与海上风电装机规模及发电量的比较

以5~70m水深带漂浮式光伏对装机规模和发电量进行比较。当该海域海上风电进入6MW单机以上时代，以一般风电机组布置行距1000m、列距800m为代表性阵列开展分析研究。四个风电塔形成的矩形海面面积为0.8km²，考虑各类通道需求和安全距离需求，按仅仅只布置50%面积光伏电池板计算，以100W/m²技术指标设计，则光伏装机应为40MW;假定每基风电塔周边行列矩阵光伏指标各向同性，则风电参与比较的技术经济参数应以1/4计入，若仍以6MW单机容量计，则风电参与比较容量为6×4/4=6MW;光伏装机容量与风电装机容量比为40MW/6MW=6.68倍;以风电利用小时为光伏利用小时4倍假定，则光伏发电量与风电发电量倍比关系为6.68/4=1.67倍。虽然单机容量和风机布置矩阵几何距离是多样性的，但是从定性角度来讲，光伏的装机规模和发电量规模都是大于海上风电的，前景规模可观。

海上漂浮式光伏开发的技术难题及其研究方向

我们再将视野放大，粗略分析滩涂、潮间带、5m以下水深潮下带三个近岸海域条带的光伏开发前景。海上漂浮式光伏开发的技术难点有系泊、抗浪、抗风和抗拍击。通过近两年的研究，解决四大难题的方向可以初步确定：

1)系泊。5m以上水深，开展风电基础为辅、桩链锚拉为主联合受力的可行性研究;5m以下潮下带，开展桩链锚拉为主与浮体底部为辅联合受力的可行性研究;潮间带，开展以浮体底部为主、桩链锚拉为辅联合受力的可行性研究;滩涂，以对具体的滩涂地理地质特性适应性最后的支撑结构开展可行性研究。

2)抗浪。加大科技创新力度，采用全新漂浮结构，以“随波逐流、以柔克刚”为技术创新理念，从“材料、结构、受力原理、锚拉系统、减力消能方式、动态电缆、运维新理念等”多角度开展可行性研究。浮体结构、柔性连接、柔性系缆、柔性光伏组件、动态电缆等可能是关注重点。

3)抗风。以最大限度降低风荷载为主攻方向，浮体结构形式、结构材料的研究显得尤为重要。

4)抗拍击。以柔性光伏组件为技术突破口，从根本上改变光伏组件的“结构力学原理、破坏损坏机理、破坏容忍度边界、破坏几率确定、破坏运维处理等”方面开展可行性研究。

关于海上漂浮式光伏推进的阶段性认识

当前，海上漂浮式光伏已有相关实证项目投产运营。实践证明海上漂浮式光伏在技术上是可以实现的，但其面对的主要难题，不是能否实现，而是能否规模化、市场化(平价上网)以及适应海域。从当前的科技研发水平来看，我们认为漂浮式光伏发展阶段正处于已经可以开展试验示范的“科研+工程”阶段。从全产业链的发展角度来看，可以说，谁敢于率先实践与突破，谁就会占领漂浮式光伏的发展制高点和行业引领者地位。

新型海上能源的研究与突破方向

新型海上能源的研究与突破方向有固定桩基础海上风电走向更深海域，漂浮式基础海上风电研究与实践，滩涂直至固定桩基础海深的漂浮式光伏研究与实践，基于自然岛的近岸(离岸120km以内)能源岛研究与实践，海上能源开发与海洋牧场相结合的尝试，与已形成的海洋能源工程相配套的旅游产业开发等。海洋资源的综合开发利用，可以达到互相分摊一部分投资成本、资源更充分利用的目标，使从技术可行到实现技术经济均可行的历程尽量缩短，为社会经济的发展作出更大的贡献。