近日，國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國家發(fā)改委、國家能源局《關(guān)于促進新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》(以下簡稱《方案》)，旨在錨定到2030年我國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上的目標，加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系?！斗桨浮吠瑫r指出，新能源開發(fā)利用仍存在土地資源約束明顯等制約因素。在此背景下，以光伏為代表的可再生能源“上山下海”成必然趨勢。
不過，由于海洋環(huán)境特殊，不同海域開發(fā)條件各異，可借鑒的陸上光伏及水面光伏經(jīng)驗有限，項目開發(fā)面臨技術(shù)性和經(jīng)濟性難題。目前，極端環(huán)境、復雜地質(zhì)條件為海上光伏項目施工帶來了哪些挑戰(zhàn)?技術(shù)可行性如何?帶著這些問題，記者采訪了中國電建西北勘測設(shè)計研究院新能源工程院土建所所長田偉輝。
經(jīng)驗有限求示范樣本
海上光伏屬于新興產(chǎn)業(yè)。自然資源部國家海洋技術(shù)中心海洋能發(fā)展中心指出，目前，海上光伏相關(guān)技術(shù)處于起步階段，相關(guān)案例數(shù)量不多，國內(nèi)企業(yè)缺乏相關(guān)經(jīng)驗，建設(shè)方案尚待成熟。
田偉輝說：“2019年，我們開始了海上光伏技術(shù)的研發(fā)，是我國率先進入海上光伏領(lǐng)域的企業(yè)之一，參與了幾個實驗項目開發(fā)建設(shè)工作。截至目前，國內(nèi)海上光伏實驗項目多位于浙江，且以灘涂項目為主。”
不過，今年以來，浙江、河北、天津等省區(qū)先后出臺相關(guān)政策規(guī)劃，將海上光伏列為未來發(fā)展重點。其中，山東省能源局提出，打造“環(huán)渤海”“沿黃海”兩大千萬千瓦級海上光伏基地。到2025年，海上光伏裝機規(guī)模達1200萬千瓦。為此，山東不僅頒布了補貼政策，還于5月中旬確定了2022年競爭配置樁基固定式海上光伏項目場址。
“山東公布的2022年海上光伏競爭配置項目場址多位于渤海灣，屬于近海項目。工程地質(zhì)條件、建設(shè)條件及環(huán)境條件與此前灘涂項目區(qū)別較大，可借鑒經(jīng)驗有限。另外，雖然內(nèi)湖或水庫固定支架式方案應(yīng)用較為成熟，但由于近海項目潮位更高、風浪更大等原因，直接將其照搬并不科學，還需要行業(yè)內(nèi)通過開發(fā)建設(shè)示范項目進行探索、創(chuàng)新、升級，積累技術(shù)經(jīng)驗，服務(wù)于未來海上光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”田偉輝說。
復雜環(huán)境促產(chǎn)品升級
田偉輝指出，與陸上光伏及水面光伏項目相比，海上光伏最大的特點在于環(huán)境條件的變化，項目開發(fā)需綜合考慮臺風、潮汐、波浪、海冰和海流等惡劣天氣或自然現(xiàn)象等的影響。特別是設(shè)計方應(yīng)根據(jù)項目場址實際條件，依托相關(guān)實測數(shù)據(jù)，因地制宜進行方案設(shè)計。
據(jù)了解，海上光伏一般可分為灘涂項目和近海項目。田偉輝舉例，灘涂項目的主要特點在于，受潮汐作用影響，場區(qū)有時被水淹沒，有時又露出水面。漲潮時，場區(qū)水深可達到3米至5米，甚至5米至6米，這就需要在設(shè)計前充分考慮各種影響因素，依據(jù)實際情況確定組件安裝的最低高度，其樁基礎(chǔ)設(shè)計還應(yīng)考慮波浪、海冰(北方區(qū)域)、臺風、海流等對整體結(jié)構(gòu)的影響。同時，環(huán)境條件對項目施工也提出了更高的要求。對于灘涂場地項目，漲潮落潮要求施工裝備實現(xiàn)水陸兩棲穩(wěn)定作業(yè)以確保施工功效，這對施工、運輸設(shè)備以及施工工藝都提出了更高的要求。
“根據(jù)此前在湖泊、水庫開發(fā)建設(shè)水面光伏的經(jīng)驗，‘常規(guī)支架+樁’的方案更為成熟，也更為業(yè)內(nèi)熟悉，但這一方案并不能‘應(yīng)萬變’，更適合地質(zhì)條件較好的海域。為此，我們先后提出了‘超大跨度支架+樁基礎(chǔ)’‘蜂窩狀大跨度支架’等創(chuàng)新技術(shù)方案。”田偉輝說。
據(jù)介紹，“超大跨度支架+樁基礎(chǔ)”在海域的安裝跨度可達50米至80米，能裝載的組件數(shù)量大幅提升，目前正處于實驗階段。而“蜂窩狀大跨度支架”是特別針對我國東南部沿海流泥地質(zhì)條件獨創(chuàng)的全新方案。田偉輝稱：“流泥地質(zhì)條件下采用常規(guī)方案經(jīng)濟性較差，我們希望通過創(chuàng)新解決技術(shù)可行性、經(jīng)濟可行性問題。”
全局考量尋產(chǎn)業(yè)合作
“只有產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)聯(lián)合起來，大膽地進行技術(shù)創(chuàng)新，才能不斷提升海上光伏項目的技術(shù)可行性和經(jīng)濟性。”田偉輝多次強調(diào)合作對于海上光伏技術(shù)創(chuàng)新的意義。
“海上光伏是一個系統(tǒng)工程。在項目開發(fā)建設(shè)過程中，需要我們?nèi)挚紤]、通盤布局。從技術(shù)研究到產(chǎn)品開發(fā)，再到勘察設(shè)計、施工運維，可看作是一盤大棋。如果每一環(huán)節(jié)的企業(yè)只考慮自己的那一部分，各自為戰(zhàn)，并不能充分發(fā)揮系統(tǒng)的最大價值。心往一處想，勁往一處使，才能實現(xiàn)項目的效益最大化。”田偉輝表示。
此前，陸上光伏產(chǎn)業(yè)也曾出現(xiàn)過企業(yè)只專注于提升某一產(chǎn)品性能的情況。而隨著陸上光伏裝機規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)業(yè)成熟度持續(xù)提升，單一環(huán)節(jié)成本下降空間縮小，企業(yè)轉(zhuǎn)而關(guān)注整個電站系統(tǒng)的升級，借此尋求更多的降本增效空間。
田偉輝指出，碳達峰碳中和任務(wù)十分緊迫，要達到事半功倍的效果，就不能割裂地看待海上光伏產(chǎn)業(yè)。“海洋環(huán)境復雜，各海域條件參差不齊，無法用一套產(chǎn)品打天下，都需要有針對性的解決方案。若在項目設(shè)計之初，就將科研院所、設(shè)計單位、組件廠商、施工單位、運維公司組織起來，共同商討建設(shè)方案，找到最優(yōu)解，則費小力，收獲大。同時，由此形成的經(jīng)驗教訓也不是某一企業(yè)或機構(gòu)‘獨家所有’，而是全行業(yè)的知識積累，將共同推動形成行業(yè)指導性的技術(shù)標準，從而促進整個領(lǐng)域的進步。”
