國家科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的《“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)》(國科發(fā)資〔2022〕100號(hào))，明確了“近海漂浮式光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及核心部件”列為十四五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，并規(guī)定了具體指標(biāo)。隨后，科技部等九部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022—2030年)》(國科發(fā)社〔2022〕157號(hào))，將漂浮式光伏系統(tǒng)列為能源綠色低碳轉(zhuǎn)型科技支撐行動(dòng)中新能源發(fā)電領(lǐng)域的支撐技術(shù)。
海上光伏的幾大優(yōu)勢(shì)：1)海水是光伏發(fā)電組件降溫的良好介質(zhì)，且海域上空無遮擋，受光充分，有研究表明漂浮式光伏較陸地光伏可增加5～10%的發(fā)電量。2)作為分布式光伏電站對(duì)區(qū)域電力有效補(bǔ)充，發(fā)出的電可就近或自行消納，降低了并網(wǎng)困難和限制發(fā)電等不利因素的影響，提高了光伏發(fā)電利用率。3)與海上風(fēng)電相比，海上光伏的裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量均遠(yuǎn)高于海上風(fēng)電。例如，在同一水深海域中布置6MW風(fēng)機(jī)機(jī)組需考慮各類通道及安全距離，而相同用海面積下僅按50%面積布置光伏板，海上光伏裝機(jī)容量是風(fēng)電的6.68倍;以風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)是光伏利用小時(shí)數(shù)4倍假定，則海上光伏發(fā)電量是風(fēng)電的1.67倍。4)不占用土地資源，在符合用海管理、生態(tài)保護(hù)等有關(guān)要求的前提下，解決了用地難題，是人口密集、土地資源有限的沿海地區(qū)發(fā)展光伏的良好選擇。
一、海上光伏開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
1.自然條件苛刻，運(yùn)行環(huán)境極端
我國領(lǐng)海浪高可達(dá)6～9米，且渤海每年冰期3個(gè)月，海岸線40公里內(nèi)均有海冰分布。海上光伏發(fā)電設(shè)備材料要承受高強(qiáng)度與頻次的風(fēng)浪拍擊、海冰沖擊與冰凍。
在高鹽度海水環(huán)境中，金屬腐蝕速度約為內(nèi)陸環(huán)境的4～5倍，海上光伏設(shè)備會(huì)遭到不同程度的腐蝕損壞。
海洋生物的大量附著、生長會(huì)造成海洋光伏浮體材料的自重發(fā)生改變，進(jìn)而影響其漂浮穩(wěn)度。
2.政策有待完善
我國海上光伏處于技術(shù)探索初期，2022年我國確權(quán)海上光伏用海項(xiàng)目不足30個(gè)，集中在江蘇、山東、浙江、遼寧、廣東等沿海省份，累計(jì)確權(quán)面積共計(jì)1658.33公頃。而關(guān)于海上光伏用海的管理要求僅山東省與浙江省進(jìn)行了細(xì)化規(guī)定。我國其他沿海省份雖對(duì)海上光伏持鼓勵(lì)態(tài)度，但尚未出臺(tái)明確的開發(fā)建設(shè)規(guī)則。
同時(shí)，國家能源局出臺(tái)了《光伏電站開發(fā)建設(shè)管理辦法》(國能發(fā)新能規(guī)〔2022〕104號(hào))，但此次的修訂僅針對(duì)集中式光伏電站，并未對(duì)分布式光伏進(jìn)行規(guī)定。
3.工程經(jīng)驗(yàn)少，內(nèi)陸項(xiàng)目可復(fù)制性差
由于海洋環(huán)境與內(nèi)陸湖泊條件差異較大，不同海域的水文特點(diǎn)亦不相同，風(fēng)浪流和風(fēng)速遠(yuǎn)大于內(nèi)陸湖泊，再疊加潮位和海冰的影響，所以海上光伏系統(tǒng)更偏向于綜合性的海洋工程，尚未具備成熟的、可推廣的工程經(jīng)驗(yàn)。
從我國已建和在建的海上光伏項(xiàng)目看，主要為沿海灘涂固定式光伏，極少數(shù)的海上漂浮案例多位于近海接近岸邊，其風(fēng)、浪、流與內(nèi)陸湖泊接近，與真正海域上的漂浮項(xiàng)目差別較大。
二、海上光伏應(yīng)用的建議
1.政策扶持，積極探索標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)
國家能源局印發(fā)《能源碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)化提升行動(dòng)計(jì)劃》(國能發(fā)科技〔2022〕86號(hào))，將能源綠色低碳轉(zhuǎn)型在技術(shù)支撐與基礎(chǔ)性制度層面上進(jìn)一步完善規(guī)范可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。依托海上光伏項(xiàng)目建設(shè)，設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)化示范工程，充分發(fā)揮國家新能源實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的作用，完善海上漂浮式光伏及海上風(fēng)光聯(lián)合電站設(shè)計(jì)、施工與試驗(yàn)規(guī)范或國家標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)，山東省《關(guān)于推進(jìn)海上光伏發(fā)電項(xiàng)目海域立體使用的通知》、浙江省《關(guān)于規(guī)范光伏項(xiàng)目用海管理的意見(試行)》，在海域使用的標(biāo)準(zhǔn)上的初步嘗試值得推廣。各省可結(jié)合自身實(shí)際細(xì)化海上光伏項(xiàng)目的用海方式、用海范圍、光伏陣列用海投影面積控制值等問題。
2.“海上光伏+”多能耦合，降低度電成本
目前我國海上光伏還處于示范項(xiàng)目階段，若想實(shí)現(xiàn)規(guī)模發(fā)展，現(xiàn)階段可通過與其他綜合能源的耦合實(shí)現(xiàn)成本的降低。與海上風(fēng)電、氫能、海洋能、海水抽水蓄能、海底抽水蓄能等能源結(jié)合，實(shí)現(xiàn)制氫、儲(chǔ)能、海水淡化等終端產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。如海上光伏可與海上風(fēng)電聯(lián)合布置，共用海底電纜、匯流箱、變壓器、升壓站及儲(chǔ)能相關(guān)設(shè)施，分?jǐn)偼顿Y及維護(hù)成本。另外海上光伏增加裝機(jī)量帶來的規(guī)模效應(yīng)也可以使單瓦造價(jià)從10元/瓦(1MW裝機(jī))下降至4.25元/瓦(500MW裝機(jī))。
3.工藝提升，提高材料服役壽命
抗老化技術(shù)因材施用于海上光伏各主體材料。對(duì)于金屬材料可使用微弧氧化、等離子噴涂、陽極氧化、噴漆等單一或復(fù)合工藝;對(duì)于高分子材料則通過物理防護(hù)、結(jié)構(gòu)改性、添加抗老化劑等使其耐候增韌;對(duì)于無機(jī)非金屬材料用自清潔涂層等方式進(jìn)行性能改善;對(duì)于各部件間的連接部位強(qiáng)化EVA膠黏劑耐候性、運(yùn)用柔性連接或增大浮體尺寸等方式，降低耦合應(yīng)力及疲勞對(duì)材料性能的影響。
