其中漂浮式光伏電站是指借助浮體材料與錨固系統(tǒng)使光伏組件、逆變器等發(fā)電設(shè)備 漂浮在海洋上進(jìn)行發(fā)電，適用于水深大于 5m、受臺(tái)風(fēng)影響不大的水域，主要 分為浮管式和浮箱式兩大類。其中，浮管式包括 HDPE 浮管+支架、薄壁鋼管+管內(nèi)填充物+外防腐涂料+外防 腐橡膠+支架、不銹鋼+管內(nèi)填充物+支架等形式;浮箱式包括 HDPE 標(biāo)準(zhǔn)浮 箱、HDPE 浮箱+支架、不銹鋼浮箱+支架、高強(qiáng)復(fù)合混凝土浮箱+支架等形式。
1)浮管式漂浮水面光伏電站
“浮管+支架”漂浮式水面光伏電站是采用浮管材料與金屬支架構(gòu)成的水面漂浮 系統(tǒng)。浮體采用高密度聚乙烯管或具有外防腐涂料的薄壁鍍鋅鋼管連接成排，利用水的浮力支撐上部光伏系統(tǒng)的荷載，前后排光伏支架通過(guò)連接桿件形成一 個(gè)整體，最終與錨固系統(tǒng)進(jìn)行固定。該類型適用于水深較深且水位比較穩(wěn)定的 水域，水位變化較大時(shí)，需要考慮陣列定泊及電纜敷設(shè)的冗余量。
2)浮箱式漂浮水面光伏電站
“浮箱+支架”漂浮式水面光伏電站是采用純浮箱或浮箱材料與金屬支架構(gòu)成的 海洋漂浮系統(tǒng)。根據(jù)其材料及結(jié)構(gòu)形式可分為標(biāo)準(zhǔn)高密度聚乙烯浮箱形式、高 密度聚乙烯浮箱與金屬支架組合形式等。
(1)標(biāo)準(zhǔn)高密度聚乙烯浮箱形式
該類型漂浮系統(tǒng)采用高密度聚乙烯專用浮箱作為浮體，浮箱根據(jù)組件傾角制作 成相應(yīng)的角度，該支架系統(tǒng)僅使用少量的鋼連接片，無(wú)須設(shè)計(jì)鋼支架。該系統(tǒng) 的薄弱環(huán)節(jié)是連接耳環(huán)，需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)的內(nèi)力計(jì)算和力學(xué)試驗(yàn)，若不滿足受力 要求，需要進(jìn)行局部節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)。組件支撐系統(tǒng)與浮體系統(tǒng)是同一系統(tǒng)，受海洋 波動(dòng)影響較大，故高密度聚乙烯材料需要采取增強(qiáng)耐久性的措施。
(2)高密度聚乙烯浮箱與金屬支架組合形式
該類型漂浮系統(tǒng)采用高密度聚乙烯浮箱作為浮體，上部架設(shè)金屬支架，支架上 部固定光伏組件;因標(biāo)準(zhǔn)高密度聚乙烯浮箱形式存在連接耳環(huán)受力較小的薄弱 環(huán)節(jié)，從而衍生出該種漂浮形式。該類型中浮箱僅承受浮力和上部支架系統(tǒng)的 壓力，風(fēng)荷載、水流力與波浪力產(chǎn)生的較大水平力由承載能力較強(qiáng)的金屬支架 承擔(dān)，能夠發(fā)揮各構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)，是海洋漂浮光伏電站應(yīng)用較廣的一種漂浮系 統(tǒng)。同樣，該系統(tǒng)使用的高密度聚乙烯浮箱也需采取增強(qiáng)其耐久性的措施，保 證其能夠滿足光伏電站設(shè)計(jì)使用年限的要求。
(3)其它材料浮箱與金屬支架組合形式
該類型漂浮系統(tǒng)采用不銹鋼或高強(qiáng)復(fù)合混凝土等制作的浮箱作為浮體，上部架 設(shè)金屬支架，支架上部固定光伏組件。由于樁基固定式海洋光伏電站是將發(fā)電設(shè)備固定在近?；?yàn)┩繀^(qū)域，主要適用 水深較淺的海域，在邁向較深海域時(shí)會(huì)面臨技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)性上的較大壓力;而 漂浮式海洋光伏電站能夠較好地克服上述問(wèn)題，相應(yīng)的適用范圍更廣，或?qū)⒊?為未來(lái)海洋光伏電站的主流形式。
2、海洋光伏與海洋風(fēng)電將相輔相成
海上光伏與海上風(fēng)電并非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。參考內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)光電場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，海洋光伏 可圍繞風(fēng)電塔筒布局，并與海洋風(fēng)電共用海底電纜、匯流箱、變壓器、升壓站 及儲(chǔ)能相關(guān)設(shè)施，能夠有效降低海洋新能源項(xiàng)目的投資成本及維護(hù)成本，從而 帶來(lái)投資回報(bào)率的提升。海上漂浮式光伏系統(tǒng)與地面光伏電站的最大區(qū)別在于，前者以浮 體、系泊和錨固部件替代了地面光伏電站的地樁和支架;除了對(duì)組件部分指標(biāo) 要求更高之外，其他部分設(shè)計(jì)與陸上集中電站無(wú)異。
3、海上漂浮式光伏電站以浮體、系泊和錨固等部件替代了地面光伏電站的地樁和支架
漂浮式海洋光伏電站系統(tǒng)主要有四大系統(tǒng)構(gòu)成，分別為漂浮系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、 敷設(shè)系統(tǒng)、接地系統(tǒng)等。其中，漂浮系統(tǒng)包括光伏陣列漂浮系統(tǒng)和電氣設(shè)備漂 浮系統(tǒng)兩部分，它們的設(shè)計(jì)需經(jīng)過(guò)比選，選擇能夠滿足 25 年使用壽命的漂浮 系統(tǒng);錨固系統(tǒng)包括配重錨固系統(tǒng)、專用錨具錨固系統(tǒng)和樁錨固系統(tǒng)三部分;敷設(shè)系統(tǒng)包括交、直流電纜敷設(shè)和集電線路敷設(shè)兩部分;接地系統(tǒng)包括光伏陣 列接地系統(tǒng)和電氣設(shè)備接地系統(tǒng)兩部分。
(一)漂浮系統(tǒng)
漂浮材料主要為光伏發(fā)電設(shè)備提供浮力支撐，為施工和運(yùn)維工作提供作業(yè)面， 其質(zhì)量對(duì)漂浮系統(tǒng)的使用壽命至關(guān)重要。漂浮系統(tǒng)通常情況下要滿足使用壽命 達(dá)到 25 年的要求，在經(jīng)年累月經(jīng)受海風(fēng)海浪沖擊及海洋微生物等侵蝕的情況 下，要達(dá)到正常的使用壽命，將對(duì)漂浮材料的質(zhì)量提出較高的要求。在之前的探索階段，業(yè)界曾分別使用過(guò)竹子、混凝土、不銹鋼、玻璃鋼、鋁鎂 合金以及高密度聚乙烯(HDPE)等作為浮體材料，但效果參差不齊;經(jīng)過(guò)幾 年發(fā)展，目前行業(yè)主流工藝采用改性高密度聚乙烯(改性 HDPE)作為浮體材 料。
普通高密度聚乙烯在紫外線、高能輻射的作用下，會(huì)在空氣中發(fā)生降解，導(dǎo)致變色、表面龜裂直至脆化、失去強(qiáng)度而喪失使用價(jià)值，因此難以滿足海洋環(huán)境正常使用25年的壽命要求;同時(shí)其在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中(如吹塑、注塑過(guò) 程)，易產(chǎn)生型坯鯊魚(yú)現(xiàn)象或熔體破裂等問(wèn)題。為使普通高密度聚乙烯滿足漂浮式海洋光伏電站的使用要求，需要對(duì)其進(jìn)行耐 候、增韌改性，確保在 25 年壽命周期內(nèi)，材料的基本性能如拉伸強(qiáng)度、拉伸 延伸率以及沖擊強(qiáng)度維持率大于 70%。
(二)錨固系統(tǒng)
錨固系統(tǒng)能夠使光伏浮體陣列固定在特定范圍，避免被海風(fēng)或洋流沖散，是漂浮系統(tǒng)、敷設(shè)系統(tǒng)、接地系統(tǒng)能否可靠工作的關(guān)鍵點(diǎn)。錨固系統(tǒng)包括配重錨固系統(tǒng)、專用錨具錨固系統(tǒng)和樁錨固系統(tǒng)三部分，也是“水面漂浮電站”設(shè)計(jì)的 難點(diǎn)。在光伏陣列組裝完成后，將其拖移至合適位置，進(jìn)行初步的定位，待調(diào)整完好后再與錨固系統(tǒng)連接。光伏陣列在風(fēng)荷載、水流、波浪等的作用下，產(chǎn)生較大的水平力，配重錨固、專用錨具錨固提供的錨固力較小，需要設(shè)置的錨固點(diǎn)數(shù) 量較多。采用樁錨固的方式可以提供更強(qiáng)的錨固力，減少錨固數(shù)量，沉陷區(qū)也能夠采用錨固樁的方式，但是有防水層的水域不能采用。
(三)敷設(shè)系統(tǒng)
不同類型的敷設(shè)系統(tǒng)有不同的施工側(cè)重點(diǎn)。敷設(shè)是指線管或線纜由一處至另一 處之間的安裝方式，可分為交、直流電纜敷設(shè)和集電線路敷設(shè)。其中交、直流 電纜敷設(shè)在漂浮系統(tǒng)上能方便施工和檢修，光伏陣列區(qū)的直流、交流電纜宜通 過(guò)浮箱固定，設(shè)置橋架的方式。若采用集電線路敷設(shè)則應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的適應(yīng)水 位變化的措施，高壓交流線纜敷設(shè)優(yōu)先采用浮體上敷設(shè)方式，其次選用水下敷 設(shè)方式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保后期維護(hù)的便利性。線纜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)水位的變化充分 考慮線纜長(zhǎng)度的余量，此外還應(yīng)根據(jù)水域的自然環(huán)境來(lái)確定電纜護(hù)套的材料。
(四)接地系統(tǒng)
接地系統(tǒng)是對(duì)埋在地下的多個(gè)金屬接地極和導(dǎo)體連接組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的接地體 的總稱，分為光伏陣列接地系統(tǒng)和電氣設(shè)備接地系統(tǒng)，總接地網(wǎng)的接地電阻值 不可大于 4 歐米伽。水面漂浮電站接地非常重要，要根據(jù)不同的水面情況和組 件選型等因素綜合確定，其接地引下線應(yīng)設(shè)置適應(yīng)水位變化的措施及預(yù)留冗 余，選取合理的接地裝置。
