2024中国烟台太阳能光伏产业及储能技术装备展览会暨发展论坛

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为光伏“下海”探路

全国首个海上浮式光伏实证基地正式投运,回答关于海上光伏发电的多重疑问

为光伏“下海”探路

2024年01月03日08:46 | 来源:大众日报
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在烟台高新区的四十里海湾,一座橙红色的半潜式海上平台矗立其中,略微生锈的柱体上附着着密密麻麻的藤壶。这是我国首个100%自主设计的深水半潜式平台,其前身是服务海洋油气开发的海上生活平台,后跨越大半个地球从巴西归来,参与国家海上风电的开发,于2023年9月开始驻扎于此,听风吟、迎浪舞。

现在,它是全国首个海上浮式光伏实证基地的中心平台,旨在探寻一条专业路径,推动光伏发电从陆地走向海洋、走向深远海。

实证基地,“证”什么?

根据《山东省海上光伏建设工程行动方案》,“十四五”期间,山东共规划海上光伏容量4260万千瓦,其中漂浮式光伏容量接近3000万千瓦。

“未来海上发电的主场景还是‘风光同场’,即海上风电与海上光伏相结合。‘风光同场’海域水深较深,需采用漂浮式光伏发电平台,但目前全球在该领域缺乏行业标准和技术方案。”中集集光海洋科技(烟台)有限公司(以下简称“中集集光”)总经理潘细录表示。

海洋环境潮湿、温差大;盐分高,易腐蚀;海洋生物附着堆积,运维困难……在这样的环境下,即便陆地光伏产业已形成较为成熟的体系,却无法直接应用到海上。由中集集光与国家光伏质检中心共同建造的海上浮式光伏实证基地,应运而生。

实证基地,“证”什么?

对海上漂浮式光伏发电平台特有的漂浮式浮体、系泊系统进行实证,寻找海上恶劣的自然条件下光伏发电平台稳固“安家”的方案,是实证基地的首要目的。

在海上浮式光伏实证基地中心平台的甲板上,整齐排列着尺寸、材质各异的各类光伏组件,旁边有企业标识。这是实证基地要回答的第二类问题:什么样的光伏产品适合海洋环境?

第三类,新材料在海上能发挥多大作用?“目前很多复合材料都具有强防腐性、轻重量、低‘碳足迹’的特点,但这些优势在陆地光伏上并不明显。实证基地可以对这些新材料在海洋环境中的表现进行检验测验。”中集来福士战略研发中心海上光伏技术经理李德江说。

整个海上漂浮式光伏发电平台搭建完成后,还需要探索出一条海上光伏全生命周期的运营维护之路。第四类实证将解答这一问题,包括如何清洗鸟粪、如何更换距海面4.5米高的损坏电器组件等。

不久前,海上浮式光伏实证基地正式揭牌投入运营。“海上光伏是一片待开发的广阔蓝海,是一个新的万亿级庞大市场,行业亟须掌握可靠安全的技术方案,建立一套科学规范的标准,一个可持续发展的模式,一个合作共赢的秩序。”中集来福士总裁王建中表示。

以“首个”为起点,迈向深远海

站在海上浮式光伏实证基地的中心平台上向南望去,4个浮体组成的巨大光伏板,在海面上随着波浪轻轻起伏,熠熠生辉。

这是全国首个自主知识产权半潜式海上漂浮式光伏发电平台(钢塑结构),也是全国首个该领域的示范项目,装机总容量达400千瓦,总净甲板面积约1900平方米,相当于4个篮球场大小。该平台可满足在浪高6.5米、风速34米/秒、4.6米潮差的开阔性海域安全运行。

“目前该平台已平安度过多次10级以上大风,其中还有几次12级大风。设计阶段就考虑了极端、恶劣的天气环境,确保平台能在各种条件下正常运行。”李德江说,烟台今冬的暴雪对光伏平台影响不大,因为设计初期就设置了“补充浮力”,以应对暴雪可能带来的积雪压力。

作为“全国首个”,该平台只是海上光伏实证的第一步。第二代海上漂浮式光伏发电平台“集光朝阳号”将于今年春天下海,不仅对材质、结构进行了优化,还将增加人工维修通道,以实现平台的清洁维护、组件更换等。

中心平台的西南侧,有一个方正的红色浮式平台,这是全球首个竹基复合材料海上漂浮式光伏发电平台“集林一号”。

作为“负碳产品”的竹子,经由竹缠绕工艺被加工成漂浮式光伏平台的用材。“竹基复合材料如果能实现产业化,会大大降低漂浮式光伏发电平台的材料成本。”潘细录说,“集林一号”于2023年10月安装到位,目前已经过了2个多月的实证。

海上光伏的实证结果逐渐明朗,“风光同场”的画面也随之清晰。资料显示,海上风电光伏融合发电场的年产量,是独立电场均值的7-10倍,且可以共用海缆和升压站,实现对海缆的保护。

新能源发电最大的挑战即巨大的波动性,会对电网产生较大负面影响。国家光伏质检中心副主任朱晓岗介绍,“风光同场”能实现发电效率互补,实现全年、全天候稳定均衡的新能源发电。当光伏走向深远海,澎湃的海洋绿色动能也将持续而稳定地涌向陆地。

海上光伏,不只发电

目前,海上浮式光伏实证基地在烟台高新区有1000亩科研用海,以新能源开发为主体,同时探索渔光互补、海洋文旅。从“纵切剖面图”来看,海底养参、水体养鱼、水上文旅、空中发电的融合开发将在此展开。

在海底,利用海床进行底播养殖。“为了优化养殖环境,渔民通常会放置渔礁。在实证基地,技术人员将漂浮式光伏发电平台的锚设计成渔礁材质,既能固定发电平台,又能与底播养殖实现良好结合。”中集来福士战略研发中心海上新能源项目经理高西健告诉记者。

在海水中,中心平台的底部柱体之间将在今年春天围上渔网,实现养鱼、垂钓等。目前实证基地已在复合新材料光伏支架实证平台下安置了6个网箱,以供休闲垂钓和鱼类养殖。

“中心平台由海上生活平台改造而成,面积超过13个篮球场,可以容纳500多人。”潘细录说,平台有着巨大的海洋文旅潜能。此外,实证基地的研学价值也在被逐渐发掘,已有学校在与实证基地洽谈海上夏令营项目。

目前,实证基地已安装的海上光伏发电能力为600千瓦,每年可发72万度电,用作海上基地平台的生活和工作用电以及电动船用电,实现海上新能源发电就地消纳。

海上光伏发电还可以在模块化电池中储能以及光伏制氢。“我们正在推进海上光伏制氢、氢+碳捕捉二氧化碳制甲醇等‘海上能源岛’示范项目,并与一些企业共同研发氢燃料电池船舶,已于去年7月下海试航成功。”高西健说。

走向深远海,海上浮式光伏实证基地,将有更多可能。(邢金钰 郭健)

(责编:聂俊穹、邢曼华)

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