近日，国务院办公厅转发国家发改委、国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》(以下简称《方案》)，旨在锚定到2030年我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上的目标，加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。《方案》同时指出，新能源开发利用仍存在土地资源约束明显等制约因素。在此背景下，以光伏为代表的可再生能源“上山下海”成必然趋势。
不过，由于海洋环境特殊，不同海域开发条件各异，可借鉴的陆上光伏及水面光伏经验有限，项目开发面临技术性和经济性难题。目前，极端环境、复杂地质条件为海上光伏项目施工带来了哪些挑战?技术可行性如何?带着这些问题，记者采访了中国电建西北勘测设计研究院新能源工程院土建所所长田伟辉。
经验有限求示范样本
海上光伏属于新兴产业。自然资源部国家海洋技术中心海洋能发展中心指出，目前，海上光伏相关技术处于起步阶段，相关案例数量不多，国内企业缺乏相关经验，建设方案尚待成熟。
田伟辉说：“2019年，我们开始了海上光伏技术的研发，是我国率先进入海上光伏领域的企业之一，参与了几个实验项目开发建设工作。截至目前，国内海上光伏实验项目多位于浙江，且以滩涂项目为主。”
不过，今年以来，浙江、河北、天津等省区先后出台相关政策规划，将海上光伏列为未来发展重点。其中，山东省能源局提出，打造“环渤海”“沿黄海”两大千万千瓦级海上光伏基地。到2025年，海上光伏装机规模达1200万千瓦。为此，山东不仅颁布了补贴政策，还于5月中旬确定了2022年竞争配置桩基固定式海上光伏项目场址。
“山东公布的2022年海上光伏竞争配置项目场址多位于渤海湾，属于近海项目。工程地质条件、建设条件及环境条件与此前滩涂项目区别较大，可借鉴经验有限。另外，虽然内湖或水库固定支架式方案应用较为成熟，但由于近海项目潮位更高、风浪更大等原因，直接将其照搬并不科学，还需要行业内通过开发建设示范项目进行探索、创新、升级，积累技术经验，服务于未来海上光伏产业的发展。”田伟辉说。
复杂环境促产品升级
田伟辉指出，与陆上光伏及水面光伏项目相比，海上光伏最大的特点在于环境条件的变化，项目开发需综合考虑台风、潮汐、波浪、海冰和海流等恶劣天气或自然现象等的影响。特别是设计方应根据项目场址实际条件，依托相关实测数据，因地制宜进行方案设计。
据了解，海上光伏一般可分为滩涂项目和近海项目。田伟辉举例，滩涂项目的主要特点在于，受潮汐作用影响，场区有时被水淹没，有时又露出水面。涨潮时，场区水深可达到3米至5米，甚至5米至6米，这就需要在设计前充分考虑各种影响因素，依据实际情况确定组件安装的最低高度，其桩基础设计还应考虑波浪、海冰(北方区域)、台风、海流等对整体结构的影响。同时，环境条件对项目施工也提出了更高的要求。对于滩涂场地项目，涨潮落潮要求施工装备实现水陆两栖稳定作业以确保施工功效，这对施工、运输设备以及施工工艺都提出了更高的要求。
“根据此前在湖泊、水库开发建设水面光伏的经验，‘常规支架+桩’的方案更为成熟，也更为业内熟悉，但这一方案并不能‘应万变’，更适合地质条件较好的海域。为此，我们先后提出了‘超大跨度支架+桩基础’‘蜂窝状大跨度支架’等创新技术方案。”田伟辉说。
据介绍，“超大跨度支架+桩基础”在海域的安装跨度可达50米至80米，能装载的组件数量大幅提升，目前正处于实验阶段。而“蜂窝状大跨度支架”是特别针对我国东南部沿海流泥地质条件独创的全新方案。田伟辉称：“流泥地质条件下采用常规方案经济性较差，我们希望通过创新解决技术可行性、经济可行性问题。”
全局考量寻产业合作
“只有产业内企业联合起来，大胆地进行技术创新，才能不断提升海上光伏项目的技术可行性和经济性。”田伟辉多次强调合作对于海上光伏技术创新的意义。
“海上光伏是一个系统工程。在项目开发建设过程中，需要我们全局考虑、通盘布局。从技术研究到产品开发，再到勘察设计、施工运维，可看作是一盘大棋。如果每一环节的企业只考虑自己的那一部分，各自为战，并不能充分发挥系统的最大价值。心往一处想，劲往一处使，才能实现项目的效益最大化。”田伟辉表示。
此前，陆上光伏产业也曾出现过企业只专注于提升某一产品性能的情况。而随着陆上光伏装机规模不断扩大，产业成熟度持续提升，单一环节成本下降空间缩小，企业转而关注整个电站系统的升级，借此寻求更多的降本增效空间。
田伟辉指出，碳达峰碳中和任务十分紧迫，要达到事半功倍的效果，就不能割裂地看待海上光伏产业。“海洋环境复杂，各海域条件参差不齐，无法用一套产品打天下，都需要有针对性的解决方案。若在项目设计之初，就将科研院所、设计单位、组件厂商、施工单位、运维公司组织起来，共同商讨建设方案，找到最优解，则费小力，收获大。同时，由此形成的经验教训也不是某一企业或机构‘独家所有’，而是全行业的知识积累，将共同推动形成行业指导性的技术标准，从而促进整个领域的进步。”
