从戈壁“漂”入大海,各国紧盯水上光伏

来源 | 36氪 作者 | 袁斯来 编辑 | 苏建勋  

2023年01月04日 14:00  

本文2302字,约3分钟

荒漠之外,光伏电站的触角已经伸向湖海。

12月6日,中国和泰国合作修建的水上漂浮光伏项目并网。这是泰国目前最大的水上漂浮光伏发电项目,面积达到30万平方米,每年发电量能达到9500万度。

在水源丰沛的泰国,水上光伏项目并不罕见。2021年10月,中国和泰国在诗琳通大坝水电站修建的水上光伏项目投入商业运营,整个项目装机量达到58.5MW,每年可以减少4.7万吨二氧化碳排放。

水上光伏项目有着自身的优势,它可以利用现有的水库、湖面、海面,不会占用农业用地。而且还能在水下养殖,增加收入。

国内这两年已经有沿海省份注意到水面光伏项目。走得最激进的是山东,其表示要在环渤海和黄海沿岸建千万KW的海上光伏基地,规划的场址已经达到57个,总装机量超过4000万KW。

江苏、浙江、辽宁、广东都有海上光伏项目,其中江苏一个省就有18个。

作为光伏大国,中国西部虽然有大面积的集中式光伏,但本地难以消纳如此庞大的电力,“西电东送”成本高昂。在用电大省附近的水面直接安装光伏板发电,从运输成本上当然更划算。

不过,水上光伏技术难度高,气候相比内陆更不稳定,一直以来都没有形成规模。如果能突破技术瓶颈,水上光伏项目无疑能让缺少土地资源的国家更多投入集中式光伏项目。对全球能源转型来说,这些国家也是不可忽视的环节。

水上光伏项目究竟怎么建?

目前,水上光伏分为两种,一类是桩基固定式,一种是泰国诗琳通水库那样的漂浮式。

桩基式其实就是用打桩机将直径30-50厘米的钢筋混凝土管桩打入水底,类似地基,再在桩上安装抗腐蚀的金属光伏支架。打桩只能在水深5米以内,没有地质灾害,水位变化小的区域,所以桩基固定式电站通常只能安装在滩涂、潮间带。

桩基式水上光伏也是目前最主流的方式,中国目前的海上光伏主要都在近岸,比如浙江象山的海上光伏项目就位于象山县的滩涂地带,有63万块光伏板,每年发电量高达3.5亿KW。

2018年4月19日,拍摄的安徽省淮北市濉溪县南坪镇采煤塌陷区水域漂浮式光伏发电站。图片来自视觉中国

桩基式的水上光伏形式上没什么新鲜,但建造相当不容易。象山县就无可避免地会刮台风,最后额外修了一道消浪墙才挡住风浪的侵蚀。

相比于已经很成熟的桩基式水上光伏,这几年更吸引眼球的是漂浮式光伏。光伏板、逆变器安装在浮管或者浮箱上,适用于水深大于5米、无台风的中远海水域,俯瞰如同巨大的睡莲叶。

如果要最大效率利用水面资源,必然要深入更远的海域。但相比固定的桩基式水上光伏,漂浮式光伏面临更复杂多变的环境。在渤海海湾,每年冰期就长达3个多月,流冰会四处飘荡。在这种海域,很难做漂浮式光伏。所以,漂浮式的水上光伏很多还是在环境稳定的水库修建。

深海的项目则还带着实验性质。2022年10月,山东一座深远海域的漂浮式光伏项目正式发电,这是全球第一个离岸30公里、水深达30米的漂浮式海上光伏项目,极端情况下,浪高达到10米。

这座电站堆叠上了很先进的技术,为了更好地适应洋流,用了挪威浮式光伏技术公司Ocean Sun的弹性薄膜专利和锚固系统,还找协鑫定制了适宜海洋高腐蚀环境的组件。

这样的投入当然成本高昂。所以,即便投入使用,这座电站也只是示范,只装了770块组件,发电量不过500KW,只有浙江固定式水上光伏项目的一点零头。

桩基式和漂浮式光伏都还没能突破自己的局限,海上漂浮式光伏的材料成本都比常规光伏高10-30%,这还没算上海上作业的成本。只有等到装机量大幅度提升,才会有规模效应,压下锚固系统和浮体的费用。比如当装机量达到500MW时,每千瓦的成本就比10MW时降低一半。

但当电力运输成本居高不下时,海上光伏必然会提上沿海省份日程。况且在世界范围内,并非所有国家都如中国一样有广阔和日照充足的戈壁。

他山之石

相比中国,新加坡和日本这样土地狭小的国家对水上光伏兴趣更大。日本2007年就在爱知县建起了全球第一座漂浮式水上光伏电站。

很长一段时间,漂浮式水上光伏只在法国、西班牙等国有些零星分布,20多个电站相加的容量只有10MW,主要还是用作实验或者示范项目,没有真正投入大规模使用。

直到新加坡柔佛漂浮式电站后,水上漂浮式光伏才算有些成功的大型案例。这座5MW漂浮式海上水上光伏电站2021年正式运行,有1.3万块太阳能板和40个逆变器,成为当时最大的海上漂浮式光伏系统。它每年能发602万度电,大概相当于1250个四房组屋一年的用电量。

而日本则是世界上应用漂浮式水上光伏最多的国家,不过它们的电站多在水库修建,千叶县山仓大坝就有日本最大的漂浮式水上光伏电站,2018年就投入使用,装机量达到了13MW。

海面浮动式光伏对新加坡、日本这样资源紧缺的国家是很重要的技术。它们都有广阔的海域,加上水面日照充足,看起来是反而比现有的集中式光伏更适合国情。

韩国更加野心勃勃。为山东项目供应技术的Ocean Sun,又和韩国签订了协议,后者计划在黄海沿岸的滩涂新万金(Saemangeum)开发2.1GW的漂浮式水上光伏综合体。

而在中国,漂浮式光伏电站带着更多社会意义,而非实际性补充电力。比如安徽淮南市修建漂浮式光伏电站的初衷,是为了治理当地采煤后废弃的塌陷区。

水上光伏项目在很多区域成为典范,但离大规模应用还很远。怎么在大型漂浮式电站固定浮体,怎么解决潮湿、浪涌,如何稳定接入电网,这些规模化过程中必然撞上的硬核问题都没有解决。

而推行时怎么保护生态也是难题。水利部2022年5月还专门发文,表示光伏电站、风力发电等项目不得在河道、湖泊、水库内建设。

随着陆地资源紧缺和碳中和逼近,光伏从陆地入海必然发生。不过,水上光伏要走过的路会比陆地光伏艰难很多。

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