國電投的這個“全球首個”深遠海光伏是什么黑科技
由國家電投山東分公司投資開發的海上浮動太陽能，是全球首個投用的深遠海風光同場漂浮式光伏實證項目。如果效果比較好，將為規模化推進海上漂浮式光伏打造標桿示范、開辟引領路徑。
光伏發電已經無所不在。除了沙漠、荒漠、戈壁和家庭屋頂、城市大廈等陸上項目，湖泊、水庫、魚塘等水面項目也在不斷延申，見慣不怪。延展的步伐并沒有因此停止，在全球遍地開花的清潔能源開發中，光伏已經開始“上天下海”了。
光伏上天，是指包括中國、英國、美國、日本、歐盟在內的國家和地區，已經開始在研發或布局太空光伏發電站，以便全天候為地球提供電能。
“光伏入海”走得更快，近海就不用說，一些沿海居民早已開始了近海漁業和光伏的結合。現在深遠海的光伏也已經有了示范項目。
10月31日，山東半島南3號海上風電場20兆瓦深遠海漂浮式光伏500千瓦項目發電，成為全球首個投用的深遠海風光同場漂浮式光伏實證項目。
這個項目由國家電投山東分公司投資開發。不同于現有的遮蔽海區和近海區域的海上光伏，該實證項目是全球首個在離岸距離30公里、水深30米、極端浪高10米的“雙30”海洋環境下研究和建設的漂浮式海上光伏工程實證項目。
在深遠海建風電已經很艱難了，要建光伏發電，技術難度更是復雜，除了要克服深遠海風高浪急、特別是臺風季節的險惡環境，還要防止高含鹽量海水的侵蝕和腐化，維護成本也非常高。所以，對材料和技術，挑戰都非同一般。
那么，國電投的這個全球首個“風光同場”的漂浮式光伏發電站到底是怎么回事？使用的是什么技術？是否有競爭力？未來商業化前景怎樣？圍繞這些問題，《環球零碳》帶你一探究竟。
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首個風光同場海上光伏
國電投開發的這個漂浮式光伏項目，位于山東海陽南側海域，與山東半島南3號300兆瓦海上風電同場，距離海岸30余公里，水深達30米，極端浪高10米。
所謂“風光同場”海上光伏，是山東省極力支持的一種能源利用和能源開發方式，就是將光伏發電站從陸地搬到海上，是發電工程和海洋工程的融合創新。這樣光伏發電可以跟海上風電共用輸電纜線，節約成本。
當然，發展海上光伏，還有一個優勢，就是相較陸上光伏，海面開闊無遮擋，日照時間較長，光能利用充分，環境優勢得天獨厚，可顯著提升發電量。
跟海上風電一樣，海上光伏也主要包括樁基固定式和漂浮式等類別，各有其適用場景。一般情況下，若水深10米以上采用漂浮式安裝。
國電投這個項目因為水深達30米，所以采用漂浮式安裝方式，單個浮體單元裝機容量250千瓦。目前處于示范階段，只裝了兩個單元，一共500千瓦。
整個浮體單元由環形抗風浪浮體、耐海洋環境的高強薄膜、光伏系統等組成。在直徑53米的浮體單元上，面積相當于4個標準籃球場，共安裝了770塊光伏組件，其發出的清潔電能匯流到逆變器后送至同場運行的山東半島南3號風機平臺，后續將通過海上升壓站送出至電網。
圖說：浮動太陽能的組成部分
來源：Ocean Sun
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關鍵技術是加強的聚合物薄膜
注意看整個光伏組件，是不是有點像大圓盤？這個圓盤就是光伏組件的平臺，整個平臺由環形抗風浪浮體、耐海洋環境高強彈性薄膜、光伏系統和風光送出系統等組成。
據該項目負責人介紹，海上光伏電站的環形抗風浪浮體由高密度聚乙烯管件預制，高度0.6米至0.8米，通過4個系泊點和12條纜索錨固于海床，與風機安全距離保持在60米以上。
光伏組件平臺依據海況采用定制化光伏發電組件，可減少波浪對光伏面板的沖擊，光伏組件采用預制滑軌與彈性薄膜連接，并通過薄膜直接與海水接觸，水體對光伏設備的冷卻可有效提高發電效率10%以上。
其實，這里的關鍵技術，應用了挪威Ocean Sun公司彈性薄膜專利技術及錨固系統設計。光伏組件則來自協鑫公司定制的耐海洋環境光伏組件。
仔細對比，整個大圓盤有點像巨大的睡蓮，漂浮在海面上。其實，Ocean Sun公司的設計靈感就來自大自然。它們認為，水上光伏，就像漂浮生物一樣停留在水面上，兩者都需要錨定在海床上，兩者都在陽光下“茁壯成長”，太陽能電池模仿植物細胞，光伏技術模仿光合作用。
圖說：浮動太陽能平臺設計靈感來自睡蓮
Ocean Sun公司的專利技術就是基于一種加強的聚合物薄膜，用于支撐和漂浮定制的光伏組件，并實現了其他浮動光伏系統無法實現的優勢。
這個加強而又薄的聚合物膜賦予系統水彈性的特性，使結構和光伏組件能夠隨著波浪的諧波優雅地移動，而不是與波浪的力量抗爭。
根據Ocean Sun在泳池的測試和模擬被用來預測系統的波浪能力，計算流體動力學分析（CFD）已經證明，該系統可以抵御每小時275公里的4級臺風，而且在鹽水中有20年的使用壽命。
根據Ocean Sun相關材料的介紹，這種聚合物薄膜的優點還包括：在所有浮動光伏系統中，材料使用率總體最低，從而實現最低的平準備度電成本（LCOE）；安裝簡單、安全、快捷；通過直接水冷卻提高效率；減少水分蒸發；在大風、海浪和強流中證明了其韌性；材料物流成本大幅降低……
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海上光伏的前景與商業化
山東這個海上漂浮式光伏實證項目，在驗證浮體、錨固、發電組件抗風浪能力及海洋環境耐候性方面，如果效果比較好，將為規模化推進海上漂浮式光伏打造標桿示范、開辟引領路徑。
山東在這方面也是走在全國前面。
今年7月，山東省印發的《山東省海上光伏建設工程行動方案》指出，山東省將積極穩妥推動漂浮式海上光伏發展，重點結合海上風電規劃建設，創新打造“風光同場”一體化開發模式，逐步擴大漂浮式光伏建設規模，并推動其向深遠海海域發展。
山東省能源局新能源和可再生能源處負責人介紹，“十四五”期間，山東按照“由近及遠、由易到難、示范先行、分步實施”總思路，統籌推進海上光伏規模化、集約化、協同化發展，聚力打造技術先進、生態友好、智慧融合的“環渤海、沿黃海”雙千萬千瓦級海上光伏基地。2022年，啟動漂浮式海上光伏示范工作;到2025年，力爭開工建設200萬千瓦，建成并網100萬千瓦左右。
全球而言，浮動式太陽能有可能在全世界范圍內大規模地提供低成本的可再生能源。
迄今為止，使用主流技術安裝的浮動式太陽能超過2.4 GWp。然而，世界銀行估計，即使在溫和的假設下，僅在人工水庫上，全球浮動太陽能的潛力就有2000 GWp。考慮到近岸的沿海水域、河流、湖泊和其他目前主流浮動太陽能技術不可行的地方，其潛力就變得巨大了。
Ocean Sun公司首席執行官Børge Bjørneklett此前接受采訪時聲稱，海洋光伏有可能在增長方面擊敗海上浮動風能。
Børge Bjørneklett 表示：“如果你看一下世界的輻照圖，特別是東南亞的輻照圖，浮動太陽能應用范圍比浮動風能大得多。”
企業布局方面，除了Ocean Sun公司，德國最大的公用事業能源公司萊茵集團（RWE）也進軍浮動太陽能領域。
今年7月，RWE和荷蘭太陽能技術公司SolarDuck簽署了一項合作協議，將共同發展海上浮動太陽能的使用。剛開始，將在北海投資進行第一個海上試點。這個試點項目名為Merganser，其銘牌容量為0.5MWp。
海上浮動太陽能技術，旨在為日益稀缺的可再生能源發電土地提供答案。將海上浮動太陽能整合到海上風電場，利用風力渦輪機之間的空間，是對海洋空間更有效的利用，而且還可在多源可再生能源工廠的建設和維護方面發揮協同作用。如果能在技術上克服海上惡劣條件，前景還是非常看好。
這個加強而又薄的聚合物膜賦予系統水彈性的特性，使結構和光伏組件能夠隨著波浪的諧波優雅地移動，而不是與波浪的力量抗爭。
根據Ocean Sun在泳池的測試和模擬被用來預測系統的波浪能力，計算流體動力學分析（CFD）已經證明，該系統可以抵御每小時275公里的4級臺風，而且在鹽水中有20年的使用壽命。
根據Ocean Sun相關材料的介紹，這種聚合物薄膜的優點還包括：在所有浮動光伏系統中，材料使用率總體最低，從而實現最低的平準備度電成本（LCOE）；安裝簡單、安全、快捷；通過直接水冷卻提高效率；減少水分蒸發；在大風、海浪和強流中證明了其韌性；材料物流成本大幅降低……
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海上光伏的前景與商業化
山東這個海上漂浮式光伏實證項目，在驗證浮體、錨固、發電組件抗風浪能力及海洋環境耐候性方面，如果效果比較好，將為規模化推進海上漂浮式光伏打造標桿示范、開辟引領路徑。
山東在這方面也是走在全國前面。
今年7月，山東省印發的《山東省海上光伏建設工程行動方案》指出，山東省將積極穩妥推動漂浮式海上光伏發展，重點結合海上風電規劃建設，創新打造“風光同場”一體化開發模式，逐步擴大漂浮式光伏建設規模，并推動其向深遠海海域發展。
山東省能源局新能源和可再生能源處負責人介紹，“十四五”期間，山東按照“由近及遠、由易到難、示范先行、分步實施”總思路，統籌推進海上光伏規模化、集約化、協同化發展，聚力打造技術先進、生態友好、智慧融合的“環渤海、沿黃海”雙千萬千瓦級海上光伏基地。2022年，啟動漂浮式海上光伏示范工作;到2025年，力爭開工建設200萬千瓦，建成并網100萬千瓦左右。
全球而言，浮動式太陽能有可能在全世界范圍內大規模地提供低成本的可再生能源。
迄今為止，使用主流技術安裝的浮動式太陽能超過2.4 GWp。然而，世界銀行估計，即使在溫和的假設下，僅在人工水庫上，全球浮動太陽能的潛力就有2000 GWp。考慮到近岸的沿海水域、河流、湖泊和其他目前主流浮動太陽能技術不可行的地方，其潛力就變得巨大了。
Ocean Sun公司首席執行官Børge Bjørneklett此前接受采訪時聲稱，海洋光伏有可能在增長方面擊敗海上浮動風能。
Børge Bjørneklett 表示：“如果你看一下世界的輻照圖，特別是東南亞的輻照圖，浮動太陽能應用范圍比浮動風能大得多。”
企業布局方面，除了Ocean Sun公司，德國最大的公用事業能源公司萊茵集團（RWE）也進軍浮動太陽能領域。
今年7月，RWE和荷蘭太陽能技術公司SolarDuck簽署了一項合作協議，將共同發展海上浮動太陽能的使用。剛開始，將在北海投資進行第一個海上試點。這個試點項目名為Merganser，其銘牌容量為0.5MWp。
海上浮動太陽能技術，旨在為日益稀缺的可再生能源發電土地提供答案。將海上浮動太陽能整合到海上風電場，利用風力渦輪機之間的空間，是對海洋空間更有效的利用，而且還可在多源可再生能源工廠的建設和維護方面發揮協同作用。如果能在技術上克服海上惡劣條件，前景還是非常看好。
作者：小博 來源：Ocean Sun 責任編輯：jianping
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