近年來，隨著全球碳減排進程加速，可持續(xù)發(fā)展的清潔能源成為了主角。而在碳達峰、碳中和目標的支撐下，新能源行業(yè)更是迎來了迅速發(fā)展的新周期，光伏市場也迎來愈加火熱的行情。
海上光伏是什么?有何優(yōu)勢?
通常大型陸上光伏項目需要占用較多的土地面積和土地資源，而海上光伏發(fā)電是一種新的能源利用方式和資源開發(fā)模式，是將“光伏發(fā)電站”從陸地搬到了海上，在海洋上利用光伏技術(shù)建立起發(fā)電站，具有發(fā)電量高、土地占用少、易與其它產(chǎn)業(yè)相結(jié)合等特點。
海洋光伏相較陸上光伏，具有天然的環(huán)境優(yōu)勢，水面開闊沒有遮擋物，日照較長且利用充分(水面反射光)，可顯著提升發(fā)電量，水上光伏發(fā)電量較陸地光伏高5%-10%。海上光伏電站分樁基固定式和漂浮式兩大類，一般情況下，若水深小于5m則采用打樁架高式安裝，水深5m以上可以采用漂浮式安裝。
目前現(xiàn)階段海上光伏以樁基式為主(灘涂、潮間帶)，海上漂浮式電站建設(shè)還處于從0到1的過程，當前海上漂浮式光伏造價較高，但光大證券指出，由于樁基固定式海洋光伏電站是將發(fā)電設(shè)備固定在近?；驗┩繀^(qū)域，主要適用水深較淺的海域，在邁向較深海域時會面臨技術(shù)以及經(jīng)濟性上的較大壓力;而漂浮式海洋光伏電站相應(yīng)的適用范圍更廣，或?qū)⒊蔀槲磥砗Ｑ蠊夥娬镜闹髁餍问健?br />
光伏市場依舊延續(xù)火熱之勢。一方面計劃裝機量持續(xù)飆升，另一方面隨著當下主導(dǎo)技術(shù)PERC的光電轉(zhuǎn)換效率逼近理論極限，光伏技術(shù)來到迭代的關(guān)鍵時刻。
海上光伏開發(fā)現(xiàn)狀
(一)政策支持力度較大
近兩年，我國對于海洋能源發(fā)展十分重視，相關(guān)部委也表示海洋能源將在新型能源體系構(gòu)建中扮演更加重要的角色，圍繞海洋能源完善建立海洋產(chǎn)業(yè)體系，可以推動將新型能源體系有機整合到全產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型中，培育經(jīng)濟發(fā)展新動能，服務(wù)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。2023年，自然資源部辦公廳發(fā)布《關(guān)于推進海域立體設(shè)權(quán)工作的通知(征求意見稿)》，其中指出明確可以立體設(shè)權(quán)的用海類型海域是包括水面、水體、海床和底土在內(nèi)的立體空間。在不影響國防安全、海上交通安全、工程安全及防災(zāi)減災(zāi)等前提下，鼓勵對海上光伏、海上風電、跨海橋梁、養(yǎng)殖、溫(冷)排水、浴場、游樂場、海底電纜管道、海底隧道、海底場館等用海進行立體設(shè)權(quán)。
對于我國東部沿海的山東省、河北省、浙江省、江蘇省、廣東省、福建省等分布式光伏大省而言，在非耕地空間充分開發(fā)以后，最大的潛力市場就是海上光伏市場，這幾個省份也陸續(xù)出臺了海上光伏的支持政策，涉及立體確權(quán)、發(fā)展規(guī)模及補貼方案等。2021年12月，山東省海洋局發(fā)布《關(guān)于推進光伏發(fā)電海域使用立體確權(quán)的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》，文件中明確提出鼓勵各市因地制宜探索利用已確權(quán)的養(yǎng)殖用海、鹽田用海區(qū)域，科學(xué)布局光伏發(fā)電項目。2022年7月，山東省提出了《山東省海上光伏建設(shè)工程行動方案》，其中提到“十四五”期間共規(guī)劃海上光伏容量4260萬千瓦，其中漂浮式光伏容量接近3000萬千瓦。2022年4月，山東省在《山東省2022年“穩(wěn)中求進”高質(zhì)量發(fā)展政策清單(第二批)》中明確提出，對2022-2025年建成并網(wǎng)的“十四五”漂浮式海上光伏項目，分別按照每千瓦1000元、800元、600元、400元的標準給予財政補貼，補貼規(guī)模分別不超過10萬千瓦、20萬千瓦、30萬千瓦、40萬千瓦。浙江省也在《關(guān)于促進浙江省新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施意見(修改稿)》中提出“鼓勵利用圍海養(yǎng)殖區(qū)、近海灘涂區(qū)、圍而未填海域等海域空間建設(shè)灘涂光伏項目”。據(jù)不完全統(tǒng)計，近兩年各省份出臺的政策中，有6個省市的16條政策中均提到了海上光伏項目建設(shè)的促進辦法與激勵手段。
(二)光伏+水面為海上光伏提供了一定技術(shù)基礎(chǔ)
近幾年，水上光伏技術(shù)已在湖泊、水庫等多種場景下應(yīng)用，在發(fā)電量、安全性等方面得到了業(yè)界認可，隨著我國光伏行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的不斷成熟及完善，適用于海洋環(huán)境的光伏技術(shù)正在取得突破，海上光伏電站的建設(shè)已具備技術(shù)可行性?？梢钥闯觯覈壳耙呀?jīng)具備海上光伏項目規(guī)?；l(fā)展的初步條件。
(三)部分企業(yè)已開始針對性進行技術(shù)與產(chǎn)品儲備
在產(chǎn)品方面，已有多家企業(yè)針對海上光伏項目推出了海上用組件。2022年下半年，阿特斯就已完成固定樁基式海上光伏應(yīng)用組件的開發(fā)，并已進入第二代海上光伏組件“漂浮式”應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)。2023年2月，晶科憑借強大的研發(fā)實力以及大量的實驗驗證，成功開發(fā)出全新適用于海洋環(huán)境的n型高效組件產(chǎn)品。為滿足海上光伏場景的特殊要求，隆基專門開發(fā)了海上光伏產(chǎn)品方案，并已大規(guī)模投入商用，憑借其產(chǎn)品優(yōu)異的可靠性，2023年5月隆基成為首批獲得光伏組件差異化耐候性“國品優(yōu)選”-深藍海洋環(huán)境檢測證書的企業(yè)。同月，華晟針對性研發(fā)并推出了喜馬拉雅系列V-ocean海光組件以適配海上光伏電站，為海上光伏市場帶來更高效、更可靠、更低碳的產(chǎn)品。
(四)全球范圍內(nèi)已經(jīng)有相關(guān)成功案例
目前在全球范圍內(nèi)有60多個國家和地區(qū)正在積極推進漂浮式光伏電站發(fā)展進程，其中超過35個國家和地區(qū)擁有超過350個漂浮式光伏電站。有數(shù)據(jù)顯示，截至2020年8月底，全球漂浮式光伏電站的累計裝機量已達到2.6GW。未來隨著近海淺水區(qū)域資源陸續(xù)開發(fā)完成，未來將有更多沿海城市加大對漂浮式海上光伏的支持力度。但目前我國已建成的海上光伏電站均為規(guī)模較小實證電站，尚無單體規(guī)模較大(超過10萬kw)的集中式海上電站，已建成的多為灘涂光伏電站，并且國內(nèi)已建成的成功應(yīng)用案例大多為固定式樁式近海光伏項目。
海上光伏面臨的挑戰(zhàn)
(一)海上環(huán)境對項目提出新的要求
海上光伏項目面臨著復(fù)雜惡劣的服役環(huán)境，例如南方海域的大風浪、臺風，北方海域的海冰，高鹽霧、高濕、溫度變化頻繁等都意味著海上光伏的前期工作相比地面電站更為嚴苛。與此同時，海上工況帶來的建設(shè)、運維、設(shè)備機械鏈接穩(wěn)定性、設(shè)備安全等挑戰(zhàn)也不一而足。
從設(shè)備技術(shù)角度來看，海洋風暴、海冰、鳥糞+其他生物附著、鹽霧腐蝕等給組件帶來了與陸地上完全不同的威脅。海上電站的防腐蝕要求高，邊框和支架腐蝕主要受到海上微生物及強鹽霧腐蝕，而常規(guī)金屬邊框不具備海上環(huán)境抗鹽霧腐蝕能力。除邊框、支架容易被海水腐蝕外，玻璃腐蝕也是影響組件安全性的關(guān)鍵原因之一。玻璃腐蝕主要是水汽侵蝕到玻璃基體使其水解，導(dǎo)致鍍層剝落，影響組件發(fā)電及發(fā)電性能。另外，接線盒和連接器密封性不好也容易導(dǎo)致水汽進入其內(nèi)部造成絕緣體失效及導(dǎo)體腐蝕后發(fā)熱燒毀等問題。組件整體需要針對海上環(huán)境進行抗腐蝕性和密封性的改進。
從電站設(shè)計和建設(shè)角度來看，海上光伏項目的設(shè)計方案受環(huán)境條件影響較大，如臺風、海冰、潮汐等，并且工程地質(zhì)條件與陸上相比更為復(fù)雜，光伏組件及逆變器設(shè)備選型需要綜合考慮海洋環(huán)境、發(fā)電效率、施工難度、成本經(jīng)濟性等因素，此時使用高效組件可以減少用海面積，減少海上作業(yè)工作量。電站支架單元的設(shè)計需要綜合考慮地址條件、樁型、支架、施工船只。海上光伏項目發(fā)電設(shè)計傾角受海域使用成本、支架成本、風荷載、施工工期等因素影響，應(yīng)綜合成本經(jīng)濟性等各項因素，確定最佳傾角。海上光伏項目工程建設(shè)條件較難，項目安全性要求更高，工程建設(shè)時也需要考慮到太陽能資源、氣象水文條件、工程地質(zhì)條件、景觀設(shè)計和立體化開發(fā)等難點。同時，海上光伏的建設(shè)還需要關(guān)注到資源環(huán)境的影響，比如大面積覆蓋海域?qū)θ芙庋?、海洋植物光合作用、鳥類、漁業(yè)資源、電磁輻射等資源環(huán)境會產(chǎn)生一定影響。
(二)海上項目成本仍未找到合理下降路徑
海上光伏項目建設(shè)過程中涉及的成本包含海域使用金、漁業(yè)養(yǎng)殖賠償、樁基礎(chǔ)費用等。目前我國的海上光伏項目建設(shè)仍處于初級階段，建設(shè)成本依舊較高，很難從商業(yè)化角度看待海上光伏電站的建設(shè)成本。
海上光伏電站目前主要分為樁基固定式和漂浮式兩種，樁基固定式適合水位較淺、無場地沉陷等地質(zhì)災(zāi)害、水位變化較小的場地，如灘涂、潮間帶等水深小于五米的水域灘涂環(huán)境，也是目前主流的海上光伏項目設(shè)計方案。2022年，按照直流側(cè)50萬千瓦項目為例，陸上固定式電站與海上樁基固定式電站[1]的成本差距依舊較大，陸上集中地面電站的建設(shè)初始投資約4.13元/W，而海上樁基固定式電站初始投資則超過6元/W。導(dǎo)致海上光伏電站成本較高的因素很多，海上樁基固定式電站建設(shè)過程中，海底泥深，且為了避浪使得樁頂高程高，樁基長度達到20米以上，還需要配備海上升壓站，同時送出線路涉及到海纜送出的征地、征海問題。海上施工的打樁、吊裝、海纜鋪設(shè)受到海上施工窗口期影響，后期海上運維如清洗、更換、巡視等難度也較大。以上原因都導(dǎo)致了海上光伏項目成本整體高于陸上地面電站。
另一種建設(shè)方案為漂浮式海上光伏電站，適合深海區(qū)域，以浮體、錨固等取代地樁和支架，方案靈活度更高。通常情況下，漂浮式水面電站組件需要依靠浮體漂浮在水面上，在適應(yīng)水位變化方面具有天然的優(yōu)勢。這種方式比較適合面積較大、水位較深等不適宜打樁作業(yè)的深水區(qū)域。但目前海上漂浮式電站建設(shè)還處于0到1的過程當中，無法從商業(yè)化角度看待其盈利能力。2022年，有企業(yè)在山東下水的海上漂浮式光伏實證項目發(fā)電成功，成為了全球首個深遠海風光同場漂浮式光伏實證項目。
(三)海上項目審批流程繁瑣
由于海上光伏項目的特殊性，項目開發(fā)影響因素眾多。其開發(fā)時需要與能源局、海洋、國土及電網(wǎng)等相關(guān)部門進行統(tǒng)一的整體規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)及審批。光伏項目的用海選址需要與國土空間規(guī)劃、海洋生態(tài)紅線、養(yǎng)殖、旅游等周邊用海活動相符合，與航道等海上交通安全兼容，并且還要注意到項目對海洋生態(tài)環(huán)境敏感目標、環(huán)境敏感區(qū)、軍用設(shè)施的影響，以及與其他行業(yè)性規(guī)劃的銜接性。此外，海上光伏海上環(huán)境高濕度、高鹽霧，灘涂土質(zhì)松軟，防腐蝕要求高，建設(shè)條件復(fù)雜，受到波、流、海水、潮汐等自然環(huán)境影響較大，也給海上光伏項目的選址增加了一定難度。
光伏項目用海準備包含海洋環(huán)境調(diào)查、電纜管道鋪設(shè)許可、工程可行性研究、用海申請、環(huán)境影響評價報告、電纜管道鋪設(shè)施工許可等工作。當海上光伏項目拿到海域使用申請、海洋環(huán)境影響評價核準以及電纜管道許可后，方可進行下一步工作。并網(wǎng)電纜建設(shè)、岸上建筑用地(儲能、升壓站等)審批、電網(wǎng)消納、配儲等難題也都在制約著海上光伏的進展。
另外，根據(jù)現(xiàn)行法律規(guī)定，項目用海、用地、施工等審批實行海上和陸上平行管理，需分別向海上與陸上主要部門辦理相應(yīng)的手續(xù)，這也增加了備案工作量。
(四)參考標準及成功案例較少
目前行業(yè)內(nèi)關(guān)于海上光伏方面的標準仍較少，中國光伏行業(yè)協(xié)會曾經(jīng)在2019年發(fā)布并實施了《水上光伏發(fā)電系統(tǒng)用浮體》《水上光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和《漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)驗收規(guī)范》等3項標準，2019年10月1日起正式實施了《水上光伏系統(tǒng)用浮體技術(shù)要求和測試方法》(NB/T10187—2019)。但海上環(huán)境與普通水上環(huán)境相差甚遠，目前行業(yè)協(xié)會也正在編制《漂浮式水上光伏發(fā)電錨固系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》過程中。此外，由水電總院、西勘院、華勘院共同立項的國家標準有《海上光伏發(fā)電工程技術(shù)導(dǎo)則》《海上光伏發(fā)電工程可行性研究報告編制規(guī)程》《海上光伏發(fā)電工程規(guī)劃報告編制規(guī)程》《海上光伏組件支承結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》《海上光伏電站工程勘察規(guī)范》《海上光伏發(fā)電工程勘測規(guī)范》《漂浮式光伏支撐系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》等。
目前國際范圍內(nèi)的海上光伏電站仍處于示范或預(yù)商業(yè)化階段，雖然已有多個國家開展了相關(guān)探索并針對性的進行了技術(shù)研發(fā)，但目前仍在突破瓶頸階段。從我國角度來看，海上光伏產(chǎn)業(yè)正迎來跨越發(fā)展的關(guān)鍵期，但當前海上光伏產(chǎn)業(yè)還處于起步階段，面臨著無建設(shè)運營行業(yè)標準、無成熟可借鑒監(jiān)管經(jīng)驗等實際困難。
海上光伏未來推進思路
(一)加大研發(fā)力度，帶動裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展
通過引進高端裝備制造產(chǎn)業(yè)和配套企業(yè)、加大科技研發(fā)力度、設(shè)立相關(guān)獎項和獎金等激勵制度針對性的進行技術(shù)研發(fā)，延伸到產(chǎn)業(yè)與市場上下游產(chǎn)業(yè)鏈，推動全產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，打造海上光伏制造產(chǎn)業(yè)集群，助推區(qū)域經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。與其他海上建造行業(yè)借鑒施工經(jīng)驗，跨行業(yè)聯(lián)動進行海上光伏施工用船等安裝設(shè)備研發(fā)。
(二)多角度、多維度嘗試降低成本的手段
海上光伏項目是光伏產(chǎn)業(yè)中的一個新興分支，還處于發(fā)展的初級階段，電站使用的各類產(chǎn)品及設(shè)備還未找到一種更優(yōu)的適配手段以降低成本。未來是否可以通過使用更高效的組件、優(yōu)化設(shè)計方案、本地化采購等方式降低建設(shè)成本值得探討，此外，復(fù)合材料也或許是降低成本的一條有效途徑。有專家認為，未來海上光伏電站將根據(jù)需求進行逐步調(diào)整，供應(yīng)商的增多也會導(dǎo)致成本下降。據(jù)《海上漂浮式光伏系統(tǒng)兆瓦級海試方陣總體設(shè)計方案技術(shù)規(guī)格說明書》(一道新能，2022年)分析，隨著海上漂浮式光伏技術(shù)的不斷進步以及裝機量增加帶來的規(guī)模效應(yīng)，相應(yīng)電站的單瓦造價將會逐漸下降至合理范圍。
(三)完善頂層設(shè)計，各部門聯(lián)手推進海上能源發(fā)展
建議相關(guān)部門推出國家層面的海洋能源發(fā)展規(guī)劃，鼓勵海上能源綜合發(fā)展，包括但不限于風電、光伏、儲能、海洋牧場等形式，加強統(tǒng)籌協(xié)調(diào)推進工作。能源主管部門與海事部門、自然資源部門、電網(wǎng)公司等相關(guān)部門形成合力，共同研究制定海洋能源項目整體審批程序樣板，指導(dǎo)開發(fā)企業(yè)整體推進。完善標準、認證體系建設(shè)，推動海上光伏產(chǎn)品等高質(zhì)量發(fā)展。
(四)鼓勵示范項目建設(shè)，結(jié)合其他海洋能源共同策劃
建議有關(guān)部門在用海補償金、立體化開發(fā)模式、電力接入、科技研發(fā)、裝備制造等方面出臺相關(guān)支持政策。加強科學(xué)規(guī)劃指導(dǎo)，全盤考慮，整體布局，搶抓市場先機，爭取多做一些我國乃至全球的海上光伏示范電站，并且將優(yōu)秀案例整理后，總結(jié)成功經(jīng)驗，打造樣板，在行業(yè)內(nèi)進行分享與推介。
海上光伏開發(fā)前景廣闊，會是下一個藍海嗎?
近年來，持續(xù)的高速增長使得陸上可再生能源利用空間已變得十分有限，陸上面積趨于飽和，過度過量開發(fā)也會造成土地占用、自然資源過度消耗和環(huán)境壓力等問題。同時，近兩年的生態(tài)紅線問題也使得陸上電站開發(fā)存在諸多變數(shù)，眾多電站開發(fā)企業(yè)便將目光轉(zhuǎn)向了海洋清潔能源。
海上光伏是一種全新的海洋能源利用和資源開發(fā)方式。海上環(huán)境不同于陸地，在同等光照條件下，海面開闊，無遮擋物，日照時間長、輻射量高等優(yōu)勢使得海上光伏項目的光照利用效率更高，海上光伏電站發(fā)電量顯著提升。我國海岸線綿長，近海海域遼闊，沿海地區(qū)太陽能資源豐富，日照時間較長，太陽能可被更充分的利用。有專家指出，我國大陸海岸線總長度超過1.8萬公里，理論上可開發(fā)海上光伏項目的海洋面積能達到約71萬平方公里，可安裝海上光伏超百GW。大力發(fā)展海洋新能源將成為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。同時，海上光伏的消納市場也是經(jīng)濟體量大、發(fā)展速度快、用能需求高的東南部沿海地帶，海上光伏項目的規(guī)模化開發(fā)或?qū)檠睾５貐^(qū)的能源供給提供新的發(fā)展思路與路徑。
可以說，海上光伏既符合節(jié)能減排、能源機構(gòu)轉(zhuǎn)型的需求，又與海洋資源的合理開發(fā)利用理念相契合，并且資源儲量和技術(shù)發(fā)展都使得海上光伏具備規(guī)?；_發(fā)的潛力，商業(yè)化前景廣闊。海上光伏市場潛力巨大，有專家認為海上光伏市場是繼地面電站、工商業(yè)分布式光伏電站及戶用光伏電站之后的未來第四大光伏市場支柱。
推動海上光伏開發(fā)建設(shè)有利于沿海省份突破土地約束，拓展新能源發(fā)展空間，對優(yōu)化調(diào)整省內(nèi)能源結(jié)構(gòu)、推進海洋強省建設(shè)以及助力經(jīng)濟社會綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展有重要意義。
原標題：海上光伏優(yōu)勢及發(fā)展前景
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