國家科學技術部發(fā)布的《“十四五”國家重點研發(fā)計劃“可再生能源技術”重點專項》(國科發(fā)資〔2022〕100號)，明確了“近海漂浮式光伏發(fā)電關鍵技術及核心部件”列為十四五重點研發(fā)計劃，并規(guī)定了具體指標。隨后，科技部等九部門印發(fā)《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》(國科發(fā)社〔2022〕157號)，將漂浮式光伏系統(tǒng)列為能源綠色低碳轉型科技支撐行動中新能源發(fā)電領域的支撐技術。
海上光伏的幾大優(yōu)勢：1)海水是光伏發(fā)電組件降溫的良好介質，且海域上空無遮擋，受光充分，有研究表明漂浮式光伏較陸地光伏可增加5～10%的發(fā)電量。2)作為分布式光伏電站對區(qū)域電力有效補充，發(fā)出的電可就近或自行消納，降低了并網(wǎng)困難和限制發(fā)電等不利因素的影響，提高了光伏發(fā)電利用率。3)與海上風電相比，海上光伏的裝機規(guī)模和發(fā)電量均遠高于海上風電。例如，在同一水深海域中布置6MW風機機組需考慮各類通道及安全距離，而相同用海面積下僅按50%面積布置光伏板，海上光伏裝機容量是風電的6.68倍;以風電利用小時數(shù)是光伏利用小時數(shù)4倍假定，則海上光伏發(fā)電量是風電的1.67倍。4)不占用土地資源，在符合用海管理、生態(tài)保護等有關要求的前提下，解決了用地難題，是人口密集、土地資源有限的沿海地區(qū)發(fā)展光伏的良好選擇。
一、海上光伏開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
1.自然條件苛刻，運行環(huán)境極端
我國領海浪高可達6～9米，且渤海每年冰期3個月，海岸線40公里內(nèi)均有海冰分布。海上光伏發(fā)電設備材料要承受高強度與頻次的風浪拍擊、海冰沖擊與冰凍。
在高鹽度海水環(huán)境中，金屬腐蝕速度約為內(nèi)陸環(huán)境的4～5倍，海上光伏設備會遭到不同程度的腐蝕損壞。
海洋生物的大量附著、生長會造成海洋光伏浮體材料的自重發(fā)生改變，進而影響其漂浮穩(wěn)度。
2.政策有待完善
我國海上光伏處于技術探索初期，2022年我國確權海上光伏用海項目不足30個，集中在江蘇、山東、浙江、遼寧、廣東等沿海省份，累計確權面積共計1658.33公頃。而關于海上光伏用海的管理要求僅山東省與浙江省進行了細化規(guī)定。我國其他沿海省份雖對海上光伏持鼓勵態(tài)度，但尚未出臺明確的開發(fā)建設規(guī)則。
同時，國家能源局出臺了《光伏電站開發(fā)建設管理辦法》(國能發(fā)新能規(guī)〔2022〕104號)，但此次的修訂僅針對集中式光伏電站，并未對分布式光伏進行規(guī)定。
3.工程經(jīng)驗少，內(nèi)陸項目可復制性差
由于海洋環(huán)境與內(nèi)陸湖泊條件差異較大，不同海域的水文特點亦不相同，風浪流和風速遠大于內(nèi)陸湖泊，再疊加潮位和海冰的影響，所以海上光伏系統(tǒng)更偏向于綜合性的海洋工程，尚未具備成熟的、可推廣的工程經(jīng)驗。
從我國已建和在建的海上光伏項目看，主要為沿海灘涂固定式光伏，極少數(shù)的海上漂浮案例多位于近海接近岸邊，其風、浪、流與內(nèi)陸湖泊接近，與真正海域上的漂浮項目差別較大。
二、海上光伏應用的建議
1.政策扶持，積極探索標準化建設
國家能源局印發(fā)《能源碳達峰碳中和標準化提升行動計劃》(國能發(fā)科技〔2022〕86號)，將能源綠色低碳轉型在技術支撐與基礎性制度層面上進一步完善規(guī)范可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。依托海上光伏項目建設，設立標準化示范工程，充分發(fā)揮國家新能源實證實驗平臺的作用，完善海上漂浮式光伏及海上風光聯(lián)合電站設計、施工與試驗規(guī)范或國家標準。
同時，山東省《關于推進海上光伏發(fā)電項目海域立體使用的通知》、浙江省《關于規(guī)范光伏項目用海管理的意見(試行)》，在海域使用的標準上的初步嘗試值得推廣。各省可結合自身實際細化海上光伏項目的用海方式、用海范圍、光伏陣列用海投影面積控制值等問題。
2.“海上光伏+”多能耦合，降低度電成本
目前我國海上光伏還處于示范項目階段，若想實現(xiàn)規(guī)模發(fā)展，現(xiàn)階段可通過與其他綜合能源的耦合實現(xiàn)成本的降低。與海上風電、氫能、海洋能、海水抽水蓄能、海底抽水蓄能等能源結合，實現(xiàn)制氫、儲能、海水淡化等終端產(chǎn)業(yè)化應用。如海上光伏可與海上風電聯(lián)合布置，共用海底電纜、匯流箱、變壓器、升壓站及儲能相關設施，分攤投資及維護成本。另外海上光伏增加裝機量帶來的規(guī)模效應也可以使單瓦造價從10元/瓦(1MW裝機)下降至4.25元/瓦(500MW裝機)。
3.工藝提升，提高材料服役壽命
抗老化技術因材施用于海上光伏各主體材料。對于金屬材料可使用微弧氧化、等離子噴涂、陽極氧化、噴漆等單一或復合工藝;對于高分子材料則通過物理防護、結構改性、添加抗老化劑等使其耐候增韌;對于無機非金屬材料用自清潔涂層等方式進行性能改善;對于各部件間的連接部位強化EVA膠黏劑耐候性、運用柔性連接或增大浮體尺寸等方式，降低耦合應力及疲勞對材料性能的影響。
