作者 | 袁斯來(lái)
編輯 | 蘇建勛
荒漠之外，光伏電站的觸角已經(jīng)伸向湖海。
(資料圖)
12月6日，中國(guó)和泰國(guó)合作修建的水上漂浮光伏項(xiàng)目并網(wǎng)。這是泰國(guó)目前最大的水上漂浮光伏發(fā)電項(xiàng)目，面積達(dá)到30萬(wàn)平方米，每年發(fā)電量能達(dá)到9500萬(wàn)度。
在水源豐沛的泰國(guó)，水上光伏項(xiàng)目并不罕見。2021年10月，中國(guó)和泰國(guó)在詩(shī)琳通大壩水電站修建的水上光伏項(xiàng)目投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，整個(gè)項(xiàng)目裝機(jī)量達(dá)到58.5MW，每年可以減少4.7萬(wàn)噸二氧化碳排放。
水上光伏項(xiàng)目有著自身的優(yōu)勢(shì)，它可以利用現(xiàn)有的水庫(kù)、湖面、海面，不會(huì)占用農(nóng)業(yè)用地。而且還能在水下養(yǎng)殖，增加收入。
國(guó)內(nèi)這兩年已經(jīng)有沿海省份注意到水面光伏項(xiàng)目。走得最激進(jìn)的是山東，其表示要在環(huán)渤海和黃海沿岸建千萬(wàn)KW的海上光伏基地，規(guī)劃的場(chǎng)址已經(jīng)達(dá)到57個(gè)，總裝機(jī)量超過4000萬(wàn)KW。
江蘇、浙江、遼寧、廣東都有海上光伏項(xiàng)目，其中江蘇一個(gè)省就有18個(gè)。
作為光伏大國(guó)，中國(guó)西部雖然有大面積的集中式光伏，但本地難以消納如此龐大的電力，“西電東送”成本高昂。在用電大省附近的水面直接安裝光伏板發(fā)電，從運(yùn)輸成本上當(dāng)然更劃算。
不過，水上光伏技術(shù)難度高，氣候相比內(nèi)陸更不穩(wěn)定，一直以來(lái)都沒有形成規(guī)模。如果能突破技術(shù)瓶頸，水上光伏項(xiàng)目無(wú)疑能讓缺少土地資源的國(guó)家更多投入集中式光伏項(xiàng)目。對(duì)全球能源轉(zhuǎn)型來(lái)說，這些國(guó)家也是不可忽視的環(huán)節(jié)。
目前，水上光伏分為兩種，一類是樁基固定式，一種是泰國(guó)詩(shī)琳通水庫(kù)那樣的漂浮式。
樁基式其實(shí)就是用打樁機(jī)將直徑30-50厘米的鋼筋混凝土管樁打入水底，類似地基，再在樁上安裝抗腐蝕的金屬光伏支架。打樁只能在水深5米以內(nèi)，沒有地質(zhì)災(zāi)害，水位變化小的區(qū)域，所以樁基固定式電站通常只能安裝在灘涂、潮間帶。
樁基式水上光伏也是目前最主流的方式，中國(guó)目前的海上光伏主要都在近岸，比如浙江象山的海上光伏項(xiàng)目就位于象山縣的灘涂地帶，有63萬(wàn)塊光伏板，每年發(fā)電量高達(dá)3.5億KW。
2018年4月19日，拍攝的安徽省淮北市濉溪縣南坪鎮(zhèn)采煤塌陷區(qū)水域漂浮式光伏發(fā)電站。圖片來(lái)自視覺中國(guó)
樁基式的水上光伏形式上沒什么新鮮，但建造相當(dāng)不容易。象山縣就無(wú)可避免地會(huì)刮臺(tái)風(fēng)，最后額外修了一道消浪墻才擋住風(fēng)浪的侵蝕。
相比于已經(jīng)很成熟的樁基式水上光伏，這幾年更吸引眼球的是漂浮式光伏。光伏板、逆變器安裝在浮管或者浮箱上，適用于水深大于5米、無(wú)臺(tái)風(fēng)的中遠(yuǎn)海水域，俯瞰如同巨大的睡蓮葉。
如果要最大效率利用水面資源，必然要深入更遠(yuǎn)的海域。但相比固定的樁基式水上光伏，漂浮式光伏面臨更復(fù)雜多變的環(huán)境。在渤海海灣，每年冰期就長(zhǎng)達(dá)3個(gè)多月，流冰會(huì)四處飄蕩。在這種海域，很難做漂浮式光伏。所以，漂浮式的水上光伏很多還是在環(huán)境穩(wěn)定的水庫(kù)修建。
深海的項(xiàng)目則還帶著實(shí)驗(yàn)性質(zhì)。2022年10月，山東一座深遠(yuǎn)海域的漂浮式光伏項(xiàng)目正式發(fā)電，這是全球第一個(gè)離岸30公里、水深達(dá)30米的漂浮式海上光伏項(xiàng)目，極端情況下，浪高達(dá)到10米。
這座電站堆疊上了很先進(jìn)的技術(shù)，為了更好地適應(yīng)洋流，用了挪威浮式光伏技術(shù)公司Ocean Sun的彈性薄膜專利和錨固系統(tǒng)，還找協(xié)鑫定制了適宜海洋高腐蝕環(huán)境的組件。
這樣的投入當(dāng)然成本高昂。所以，即便投入使用，這座電站也只是示范，只裝了770塊組件，發(fā)電量不過500KW，只有浙江固定式水上光伏項(xiàng)目的一點(diǎn)零頭。
山東漂浮式水上光伏項(xiàng)目。圖片來(lái)自O(shè)cean Sun
樁基式和漂浮式光伏都還沒能突破自己的局限，海上漂浮式光伏的材料成本都比常規(guī)光伏高10-30%，這還沒算上海上作業(yè)的成本。只有等到裝機(jī)量大幅度提升，才會(huì)有規(guī)模效應(yīng)，壓下錨固系統(tǒng)和浮體的費(fèi)用。比如當(dāng)裝機(jī)量達(dá)到500MW時(shí)，每千瓦的成本就比10MW時(shí)降低一半。
但當(dāng)電力運(yùn)輸成本居高不下時(shí)，海上光伏必然會(huì)提上沿海省份日程。況且在世界范圍內(nèi)，并非所有國(guó)家都如中國(guó)一樣有廣闊和日照充足的戈壁。
相比中國(guó)，新加坡和日本這樣土地狹小的國(guó)家對(duì)水上光伏興趣更大。日本2007年就在愛知縣建起了全球第一座漂浮式水上光伏電站。
很長(zhǎng)一段時(shí)間，漂浮式水上光伏只在法國(guó)、西班牙等國(guó)有些零星分布，20多個(gè)電站相加的容量只有10MW，主要還是用作實(shí)驗(yàn)或者示范項(xiàng)目，沒有真正投入大規(guī)模使用。
直到新加坡柔佛漂浮式電站后，水上漂浮式光伏才算有些成功的大型案例。這座5MW漂浮式海上水上光伏電站2021年正式運(yùn)行，有1.3萬(wàn)塊太陽(yáng)能板和40個(gè)逆變器，成為當(dāng)時(shí)最大的海上漂浮式光伏系統(tǒng)。它每年能發(fā)602萬(wàn)度電，大概相當(dāng)于1250個(gè)四房組屋一年的用電量。
新加坡漂浮式光伏電站。 圖片來(lái)自視覺中國(guó)
而日本則是世界上應(yīng)用漂浮式水上光伏最多的國(guó)家，不過它們的電站多在水庫(kù)修建，千葉縣山倉(cāng)大壩就有日本最大的漂浮式水上光伏電站，2018年就投入使用，裝機(jī)量達(dá)到了13MW。
海面浮動(dòng)式光伏對(duì)新加坡、日本這樣資源緊缺的國(guó)家是很重要的技術(shù)。它們都有廣闊的海域，加上水面日照充足，看起來(lái)是反而比現(xiàn)有的集中式光伏更適合國(guó)情。
韓國(guó)更加野心勃勃。為山東項(xiàng)目供應(yīng)技術(shù)的Ocean Sun，又和韓國(guó)簽訂了協(xié)議，后者計(jì)劃在黃海沿岸的灘涂新萬(wàn)金(Saemangeum)開發(fā)2.1GW的漂浮式水上光伏綜合體。
而在中國(guó)，漂浮式光伏電站帶著更多社會(huì)意義，而非實(shí)際性補(bǔ)充電力。比如安徽淮南市修建漂浮式光伏電站的初衷，是為了治理當(dāng)?shù)夭擅汉髲U棄的塌陷區(qū)。
水上光伏項(xiàng)目在很多區(qū)域成為典范，但離大規(guī)模應(yīng)用還很遠(yuǎn)。怎么在大型漂浮式電站固定浮體，怎么解決潮濕、浪涌，如何穩(wěn)定接入電網(wǎng)，這些規(guī)模化過程中必然撞上的硬核問題都沒有解決。
而推行時(shí)怎么保護(hù)生態(tài)也是難題。水利部2022年5月還專門發(fā)文，表示光伏電站、風(fēng)力發(fā)電等項(xiàng)目不得在河道、湖泊、水庫(kù)內(nèi)建設(shè)。
隨著陸地資源緊缺和碳中和逼近，光伏從陸地入海必然發(fā)生。不過，水上光伏要走過的路會(huì)比陸地光伏艱難很多。
