相關(guān)資料顯示，我國(guó)大陸海岸線(xiàn)長(zhǎng)1.8萬(wàn)km，近海總面積470多萬(wàn)km2，其中可利用海域超300萬(wàn)km2，理論上可發(fā)展近7億kW(700GW)海上光伏。近年來(lái)，浙江等地也陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)政策支持海上光伏發(fā)展。但是，目前海上光伏只有少量建設(shè)，大部分還在未來(lái)的計(jì)劃中。海上光伏能否成為下一個(gè)藍(lán)海?海上光伏發(fā)展存在哪些技術(shù)難題?近日，《南方能源建設(shè)》編輯部就上述問(wèn)題采訪(fǎng)了中國(guó)海洋工程咨詢(xún)協(xié)會(huì)海上風(fēng)電分會(huì)會(huì)長(zhǎng)蔡紹寬先生。下面為蔡會(huì)長(zhǎng)關(guān)于海上光伏的相關(guān)論述，歡迎品讀!
除水能、風(fēng)能、陸上光伏外，最值得研究的能源是海上光伏
當(dāng)今世界，可再生零碳能源必將成為全社會(huì)能源供應(yīng)主角。可再生零碳能源包括水能、風(fēng)能、光能、溫差能、地?zé)崮艿取Ｆ渲校核埽验_(kāi)發(fā)100多年，即將開(kāi)發(fā)殆盡，由于受資源規(guī)模限制，待開(kāi)發(fā)量已極為有限;溫差能，從當(dāng)前科技水平展望，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、市場(chǎng)化開(kāi)發(fā);地?zé)崮埽軕?yīng)用場(chǎng)景限制而直接熱利用規(guī)模狹小，發(fā)電利用也難以規(guī)模化、市場(chǎng)化;風(fēng)能(陸風(fēng)、海風(fēng))，陸上風(fēng)能正在市場(chǎng)化(平價(jià)化)、規(guī)模化開(kāi)發(fā)，海上近淺海風(fēng)電已進(jìn)入市場(chǎng)化開(kāi)發(fā)和規(guī)模化開(kāi)發(fā)可期階段，必將大力發(fā)展;光能(陸光、海光)，陸上光伏正在市場(chǎng)化、規(guī)模化開(kāi)發(fā)，海上光伏開(kāi)發(fā)前景規(guī)模巨大但僅僅處于嘗試性科研開(kāi)發(fā)階段而尚待探索。
綜上，未來(lái)可以規(guī)模化、市場(chǎng)化開(kāi)發(fā)的可再生零碳能源有水能、陸上風(fēng)能、近淺海風(fēng)能、光能。除了已經(jīng)下結(jié)論可規(guī)模化市場(chǎng)化開(kāi)發(fā)的水能、風(fēng)能、陸上光伏以外，最值得研究的目標(biāo)能源是海上光伏。
近岸海洋能源區(qū)域分布
從中國(guó)能源發(fā)展前景來(lái)看，非熱點(diǎn)但有前景的能源有三個(gè)方面：漂浮式基礎(chǔ)海上風(fēng)電、離岸能源島、漂浮式(含灘涂，下同)光伏。當(dāng)前近岸海洋能源研究與開(kāi)發(fā)探索的盲區(qū)為漂浮式光伏。
我們將近岸海洋能源分布區(qū)域劃分為五個(gè)區(qū)帶：灘涂、潮間帶、5m以下水深潮下帶(通常作為施工船舶難以進(jìn)場(chǎng)施工的水深海域)、5~70m(海上風(fēng)電固定樁基礎(chǔ)與漂浮式基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)臨界水深)水深帶、70m(可能更深)以上水深帶。收縮關(guān)注點(diǎn)，以可規(guī)模化、市場(chǎng)化前景為約束條件：灘涂、潮間帶、5m以下水深潮下帶(通常作為施工船舶難以進(jìn)場(chǎng)施工的水深海域)、5~70m(海上風(fēng)電固定樁基礎(chǔ)與漂浮式基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)臨界水深)水深帶。
與海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模及發(fā)電量的比較
以5~70m水深帶漂浮式光伏對(duì)裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量進(jìn)行比較。當(dāng)該海域海上風(fēng)電進(jìn)入6MW單機(jī)以上時(shí)代，以一般風(fēng)電機(jī)組布置行距1000m、列距800m為代表性陣列開(kāi)展分析研究。四個(gè)風(fēng)電塔形成的矩形海面面積為0.8km2，考慮各類(lèi)通道需求和安全距離需求，按僅僅只布置50%面積光伏電池板計(jì)算，以100W/m2技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)，則光伏裝機(jī)應(yīng)為40MW;假定每基風(fēng)電塔周邊行列矩陣光伏指標(biāo)各向同性，則風(fēng)電參與比較的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)應(yīng)以1/4計(jì)入，若仍以6MW單機(jī)容量計(jì)，則風(fēng)電參與比較容量為6×4/4=6MW;光伏裝機(jī)容量與風(fēng)電裝機(jī)容量比為40MW/6MW=6.68倍;以風(fēng)電利用小時(shí)為光伏利用小時(shí)4倍假定，則光伏發(fā)電量與風(fēng)電發(fā)電量倍比關(guān)系為6.68/4=1.67倍。雖然單機(jī)容量和風(fēng)機(jī)布置矩陣幾何距離是多樣性的，但是從定性角度來(lái)講，光伏的裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量規(guī)模都是大于海上風(fēng)電的，前景規(guī)模可觀(guān)。
海上漂浮式光伏開(kāi)發(fā)的技術(shù)難題及其研究方向
我們?cè)賹⒁曇胺糯螅致苑治鰹┩俊⒊遍g帶、5m以下水深潮下帶三個(gè)近岸海域條帶的光伏開(kāi)發(fā)前景。海上漂浮式光伏開(kāi)發(fā)的技術(shù)難點(diǎn)有系泊、抗浪、抗風(fēng)和抗拍擊。通過(guò)近兩年的研究，解決四大難題的方向可以初步確定：
(1)系泊。5m以上水深，開(kāi)展風(fēng)電基礎(chǔ)為輔、樁鏈錨拉為主聯(lián)合受力的可行性研究;5m以下潮下帶，開(kāi)展樁鏈錨拉為主與浮體底部為輔聯(lián)合受力的可行性研究;潮間帶，開(kāi)展以浮體底部為主、樁鏈錨拉為輔聯(lián)合受力的可行性研究;灘涂，以對(duì)具體的灘涂地理地質(zhì)特性適應(yīng)性最后的支撐結(jié)構(gòu)開(kāi)展可行性研究。
(2)抗浪。加大科技創(chuàng)新力度，采用全新漂浮結(jié)構(gòu)，以“隨波逐流、以柔克剛”為技術(shù)創(chuàng)新理念，從“材料、結(jié)構(gòu)、受力原理、錨拉系統(tǒng)、減力消能方式、動(dòng)態(tài)電纜、運(yùn)維新理念等”多角度開(kāi)展可行性研究。浮體結(jié)構(gòu)、柔性連接、柔性系纜、柔性光伏組件、動(dòng)態(tài)電纜等可能是關(guān)注重點(diǎn)。
(3)抗風(fēng)。以最大限度降低風(fēng)荷載為主攻方向，浮體結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)材料的研究顯得尤為重要。
(4)抗拍擊。以柔性光伏組件為技術(shù)突破口，從根本上改變光伏組件的“結(jié)構(gòu)力學(xué)原理、破壞損壞機(jī)理、破壞容忍度邊界、破壞幾率確定、破壞運(yùn)維處理等”方面開(kāi)展可行性研究。
關(guān)于海上漂浮式光伏推進(jìn)的階段性認(rèn)識(shí)
當(dāng)前，海上漂浮式光伏已有相關(guān)實(shí)證項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。實(shí)踐證明海上漂浮式光伏在技術(shù)上是可以實(shí)現(xiàn)的，但其面對(duì)的主要難題，不是能否實(shí)現(xiàn)，而是能否規(guī)模化、市場(chǎng)化(平價(jià)上網(wǎng))以及適應(yīng)海域。從當(dāng)前的科技研發(fā)水平來(lái)看，我們認(rèn)為漂浮式光伏發(fā)展階段正處于已經(jīng)可以開(kāi)展試驗(yàn)示范的“科研+工程”階段。從全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展角度來(lái)看，可以說(shuō)，誰(shuí)敢于率先實(shí)踐與突破，誰(shuí)就會(huì)占領(lǐng)漂浮式光伏的發(fā)展制高點(diǎn)和行業(yè)引領(lǐng)者地位。
新型海上能源的研究與突破方向
新型海上能源的研究與突破方向有固定樁基礎(chǔ)海上風(fēng)電走向更深海域，漂浮式基礎(chǔ)海上風(fēng)電研究與實(shí)踐，灘涂直至固定樁基礎(chǔ)海深的漂浮式光伏研究與實(shí)踐，基于自然島的近岸(離岸120km以?xún)?nèi))能源島研究與實(shí)踐，海上能源開(kāi)發(fā)與海洋牧場(chǎng)相結(jié)合的嘗試，與已形成的海洋能源工程相配套的旅游產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)等。海洋資源的綜合開(kāi)發(fā)利用，可以達(dá)到互相分?jǐn)傄徊糠滞顿Y成本、資源更充分利用的目標(biāo)，使從技術(shù)可行到實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)均可行的歷程盡量縮短，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。