從內陸到戈壁再到海洋,光伏產業一直在不斷探索新的應用場景!
近年來,在政策與市場雙重驅動下,光伏行業實現了跨越式發展,目前,陸地光伏項目占用較多的土地面積和資源,而我國海域遼闊可利用資源充沛,在非耕地空間充分開發后,光伏市場的進一步挖掘潛力方向將轉向海上,海洋作為光伏另一應用場景,被認為是未來發展的主流方向。
海上“追光”前景淺析
相較于陸地光伏多年發展的豐富建設經驗而言,我國海上光伏起步較晚,目前還處于初期階段,但我國沿海地區占據豐富的太陽能資源,年均總輻射量處于4800~5500MJ/m2,海洋水面遼闊,少遮擋,在相同日照下,海面日照時間長,加之海面反射的太陽光,海上光伏電站發電量將比陸地光伏電站發電量高出5-10%。
我國大陸海岸線長1.8萬公里,按照理論,可安裝海上光伏的海域面積約為71萬平方公里。按照1/1000理論研究比例估算,可安裝海上光伏的面積約700多平方公里,可安裝海上光伏裝機規模超過100GW。
如此龐大的裝機規模,則蘊含著龐大的市場規模,據智研瞻產業研究院數據顯示,2023年海上光伏市場規模123.6億元,預計到2029年將達到213.6億元。
數據來源:智研瞻產業研究院
從全國各地區海上光伏占比分布來看,華東地區占比最高,達到42.7%,是我國海上光伏行業的主要市場。其次是華南地區,占比為26.5%;華中地區占比為13.6%;華北地區占比為10.4%;西南地區占比為5.8%;西北地區占比為0.9%。
海上光伏分為樁基固定式和漂浮式,樁基固定式海上光伏適用于沿海灘涂及潮間帶,但有一定的局限性,樁基固定式需在離岸5公里內安裝,否則打樁成本和風險都會大幅增加。因此,樁基固定式會更傾向于和現有海上風電結合,利用現有的海底電纜和基建設施,建設成本會更可控。目前,我國海上光伏均為樁基固定式海上光伏項目。
漂浮式海上光伏作為另一種應用場景,適用于深海區域,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,漂浮式電站組件需要依靠浮體漂浮在水面上,在適應水位變化方面具有天然的優勢。但目前我國漂浮式海上光伏電站還處于實證階段,未來有更大的發展空間。
目前國際范圍內的海上光伏電站仍處于示范或預商業化階段,雖然已有多個國家開展了相關探索并針對性的進行了技術研發,但目前仍在突破瓶頸階段。而我國海上光伏產業正迎來跨越發展的關鍵期,但由于目前還處于起步階段,面臨諸多問題和困難。
海上光伏發展難在哪?如何打破瓶頸?
與傳統陸地光伏電站相比,海上光伏目前尚處于產業初期,缺少政策專項規定、成本高于陸地光伏,以及漂浮式光伏還存在的諸多技術難點,所以海上光伏絕對不是陸地光伏的簡單“平移”。
首先,海上復雜的環境制約了海上光伏的發展,海上多臺風、海浪、潮汐、海冰等天氣和現象,海上光伏更容易受到地形、氣候等自然因素的限制。
樁基固定式光伏項目面臨潮濕、鹽分高的環境,金屬支架極易發生腐蝕。在寒冷地區,可能會出現冰塊撞擊組件的情況。在一些海水鹽度偏高的海域,鹽霧結晶附著在組件表面,可能帶來發電量的損失。另外,沿海區域往往多臺風,極易對光伏項目的安全穩定運行造成嚴重影響。
漂浮式光伏項目也同樣面臨著環境問題,由于目前我國還沒有建成的漂浮式光伏項目,所以經驗相對較少,從多模塊漂浮平臺抗風浪,到漂浮式光伏系統部件耐久性,再到錨固系統、施工運維等關鍵技術難點都需要進一步升級與優化。
在海上光伏成本方面,目前仍未找到合理下降路徑,也是阻礙海上光伏發展的一大因素。據國際可再生能源機構測算,海上光伏電站的建設成本比陸地光伏電站要高出5%-12%左右。其中,漂浮式光伏電站的造價更高,有業內人士曾透露,漂浮式光伏電站的原材料成本比常規光伏原材料高出10%-30%。
今年,11月14日山東青島即墨海上光伏項目EPC(一期)中標結果單價為2.989元/W;11月29日,三峽集團東山杏陳180MW海上光伏電站項目設計施工項目中標結果單價為2.19元/W,12月4日,中廣核寧德200MW海上光伏項目EPC中標候選人公示第一中標候選人報價單價為4.727元/W,第二中標候選人報價單價4.727元/W,第三中標候選人報價單價為4.363元/W。
從中標價格和報價單價可以看出,相較于目前陸地光伏項目動輒0.8元/W的報價,海上光伏項目的招投標價格要遠遠高于陸地光伏項目。降本成為海上光伏迫切需要解決的問題。從專業材料研發、技術水平提高到實際工程建設,海上光伏仍然有很大的降本增效空間。
而在針對海上光伏組件轉換效率方面,目前,已有多家組件廠宣布可實現海上光伏出貨。以天合光能為例,其至尊N型組件在灘涂項目上已有規模應用,樁基固定式海上光伏也有較多的實證案例;在國電投的煙臺海陽HG34實證項目中,隆基綠能定制化Hi-MO 5光伏組件的抗腐蝕、抗風及抗隱裂能力得到認可,這意味著我國近海樁基固定式海上光伏實證項目獲得階段性成功。
此外,通威股份、正泰新能等組件產品也均獲得相關機構對海上光伏產品的認證。華晟新能源在今年5月就推出了擁有更高發電量、更強耐腐蝕性能的全球首款海上光伏專用產品V-ocean組件,在支架成本和用海面積上都有顯著優化。
另外,海上光伏在海域規劃、確權審批等方面是目前項目開發的最大瓶頸,由于目前我國海上光伏用海案例較少,實踐經驗不足,相關海上光伏用海管理配套政策不足,致使海上光伏前期開發進程相對較長。
不過,海上光伏正如十年前的陸地光伏,從技術革新到產業變革,不斷尋求突破點,實現了平價上網,相信,海上光伏在經過不斷地政策引導、技術突破及產業鏈的完善,也會實現降本增效這一終極訴求。
海上光伏未來可期
近兩年,我國對于海洋能源發展十分重視,而政策正是推動沿海各省加快開發海上光伏的最主要力量。在國家層面,2021年11月自然資源部發布了《關于規范構筑物用海審批有關事項的通知》;今年6月1日,國家再出政策利好,自然資源部發布《關于推進海域立體設權工作的通知(征求意見稿)》,鼓勵對海上光伏、海上風電等用海進行立體設權。
在地方層面,近3年來,山東、江蘇、遼寧、浙江等沿海省市都已出臺或醞釀出臺海上光伏的相關政策和規劃。去年7月,《山東省海上光伏建設工程行動方案》提出,打造“環渤海”“沿黃海”兩大千萬千瓦級海上光伏基地,總裝機規模4200萬千瓦。今年5月,《江蘇省海上光伏開發建設實施方案(2023—2027年)》明確提出,到2025年,全省海上光伏累計并網規模力爭達到500萬千瓦,到2027年建成千萬千瓦級海上光伏基地,全省海上光伏累計并網規模達到1000萬千瓦左右。江蘇沿海將重點建設43個固定樁基式海上光伏項目,裝機容量1265萬千瓦。
其中,以山東省出臺政策最為密集補貼力度最大,對2022—2025年建成并網的“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,補貼規模分別不超過10萬千瓦、20萬千瓦、30萬千瓦、40萬千瓦。
在國家及各省出臺的相關政策逐步落實細化,海上光伏正在從政策引導下,持續發展全產業鏈,逐步走向市場化。