年初,自然资源部部长采访中表示,将研究出台政策推动海上光伏产业健康有序发展。现下土地稀缺、地面成本上升,出于对环境保护,拓展绿色能源应用,在陆地水体或其对太阳能的利用有限的地方,海上光伏开发也越来越受到关注。
据统计,十三五期间,我国海上风电增量仅为8.25GW。十四五期间整体规划海上风电新增并网规模超过55GW。2022年以来,山东、浙江等东南沿海省份正在大力推动海上光伏的发展,并出台了具体细则。除了分布式、大基地、海上正成为光伏应用的重要场景和争夺重点。
然而看似平静的海面之下却暗潮汹涌。
海上环境恶劣,安装困难重重
2022年5月12日,全球单体最大的水面漂浮式光伏电站在山东德州顺利并网发电,一个月不到,电站突遭12级骤风来袭,在强风作用下被吹向海岸,造成部分电站设备损坏。这已经不是偶发事件,早在19年9月,日本千叶县最大的漂浮光伏电站被台风“法茜”肆虐起火,不到一个月时间,位于日本九州佐贺的水面漂浮光伏电站也被台风“塔巴”吹残。
水面漂浮光伏电站的浮体主要采用的是高密度聚乙烯(HDPE),连接强度较低,强台风作用下,漂浮系统与锚固系统的连接点被拉变形甚至崩断,造成浮体锚固失效。同时,由于漂浮方阵的每个浮体之间承受较大水平拉力,浮体之间连接处断裂,浮体连同光伏板就会被吹倒挤压到一起,造成倾覆或起火事故。
目前海上光伏主要以滩涂光伏和离岸 1-5km 近岸光伏为主,一般水深不超过 50 米。相比内陆淡水环境,发展海上光伏,受地形、海浪与自然灾害、温度等自然条件约束。我国海域温度在 0-29 度左右,均符合光伏组件正常工作区间。海浪、海风、自然灾害可能会引起组件隐裂、甚至形变、断裂、损毁。
渤海、黄海:海岸地势较为平缓,可开发的沿海滩涂面积广。风浪小,江苏以北以上区域适合集中式。但渤海存在海冰现象,冰期约 3 个月,浅滩区形成固定结冰面,河口、滩涂区多堆积冰。山东附近海域海浪损失最高。
海上环境中,海洋生物附着物、盐雾、海水对组件功率也产生重大影响,造成 PID 效应(Potential Induced Degradation),即电势诱导衰减。PID 直接危害就是大量电荷聚集在电池片表面,使电池表面钝化效果恶化,从而导致电池片的填充因子、开路电压、短路电流降低,电池组件功率衰减。
盐雾和海水:海上盐分、湿度的强腐蚀性影响组件性能。水汽从组件边缘渗入,造成EVA 水解生成醋酸,醋酸和玻璃中的钠元素反应,生成大量自由移动的钠离子。钠离子与银栅线反应,从而腐蚀电池栅线,导致串联电阻的升高,造成不可逆的组件性能衰减;海边盐度的浓度均值为 12.4mg/m³ 到 60mg/m³ ,陆上大气中氯化钠含量均值仅为0.8mg/m³ 。盐雾强腐蚀性造成电化学反应,自由电子析出,危害电池、组件、浮体性能。