海上光伏+潜力巨大 未来可装机78GW

电力18讯：面朝大海，春暖花开，拥有一座海景别墅是很多人的梦想，但只有少数人达成。海上光伏对光伏人来说就像是海景别墅一样，只有少量建设，大部分还在未来计划的畅想中。



在慈溪以东杭州湾入海口处，一列列深蓝色的太阳能光伏板整齐划一，放眼望去光伏场远接碧海晴空，好似蓝色的波浪在眼前起伏，真是别具一格的海边风景。这是正泰新能源有限公司在2018年建设的浙江省宁波市慈溪海上光伏项目，该项目是我国到目前为止装机规模最大的海域光伏电站，总装机220MW。正泰秉承“锦绣光伏”的理念，将常年受海浪冲刷的海域滩涂地改造成了海边赏景的好去处。





图1 由正泰新能源建设的浙江省宁波市慈溪海域光伏电站



中国海上光伏的发展也像大海中的波浪一样，一浪接一浪，后浪压着前浪走。与正泰在慈溪的项目相比，2017年阳光电源建设的福建省最大的近海光伏发电示范性项目——漳州市漳浦竹屿光伏发电项目，在装机容量上就相对小一些，只有100MW。项目位于漳州市国营漳浦盐场，采用渔业养殖与光伏发电互补方式，空中发电、水面观光和水下养殖，形成对近海经济空间的立体利用。



回忆中的日记本再往前翻，早在2016年山东天恩综合能源有限公司就投资开发了潍坊市昌邑下营100MW滨海渔光互补光伏项目。项目位于昌邑下营近海渔场上，是山东省最大的渔光互补项目。该项目通过光伏发电与水产养殖综合开发利用，实现“一地多用，渔游光互补”的集约发展，创造了社会效益、经济效益和环境效益的共赢。





图2山东天恩综合能源有限公司投资的潍坊市昌邑下营100MW滨海渔光互补光伏电站



回顾过去，中国光伏迅猛发展；放眼未来，策划主导世界蓝图。2019年2月22日，隆基股份总裁李振国在中沙投资合作高峰论坛能源分论坛上发表主题演讲。在演讲中李振国表示，“光伏+储能”一定会成为人类未来的终极能源解决方案，通过在沙特阿拉伯兴建大型光伏电站和抽水蓄能电站，一方面可以形成昼夜持续输出的“绿色电力循环”体系；同时，也可以利用光伏电力淡化海水，使淡化水流向沙特中部和东部沙漠，将沙漠变为绿洲。



如果沙特阿拉伯采纳了李振国先生的建议，海上光伏+海水抽水蓄能将是一个非常好的解决方案。海上光伏的特点在于不占用土地资源，海面对光伏组件有冷却效应，可以抑制组件表面温度上升，从而获得更高的发电量。海上光伏还可以和海水抽水蓄能、海底抽水蓄能、海洋能结合起来，未来想象空间很大。



海水抽水蓄能  示范项目已获准



海水抽水蓄能可提高光伏的发电渗透率。研究表明海水抽水蓄能系统不仅与常规抽水蓄能系统一样具有启停快、运行灵活、在电网中可以调峰调频等优点，而且其利用海水作为水库，水量充沛、水位变幅小、有利于水泵水轮机的稳定运行，同时由于减少了一个水库的建设，降低了建设和投资费用。海水抽水蓄能调峰调频功能可以提高电网的运行水平，帮助提高可再生能源（包括光伏）在整个电力系统中所占的比重。



美国、爱尔兰、希腊、沙特阿拉伯、葡萄牙等国家都开展过对海水抽水蓄能的可行性研究，近期的研究热点是可再生能源发电和海水抽水蓄能相结合的混合系统研究。日本1999年在冲绳建设了世界上第一座抽水蓄能示范性电站。意大利的学者Manfrida和Secchi则在2014年提出了光伏发电与海水抽水蓄能系统结合的混合系统。





图3日本冲绳海水抽水蓄能电站鸟瞰图



我国《水电发展“十三五”规划》中把“研究试点海水抽水蓄能”纳入重点任务，要求推动建设海水抽水蓄能电站示范项目。2018年4月，国家能源局同意将福建宁德浮鹰岛（拟装机4.2万千瓦）站点作为海水抽水蓄能电站试验示范项目站点，这是我国首个海水抽水蓄能电站。保守估计，宁德浮鹰岛的海水抽水蓄能电站能满足25.2MW光伏发电系统的储能需求。



海底抽水蓄能  首次测试已完成



德国研究人员根据抽水蓄能原理，发展了一种安装在海底海床上的海水抽水蓄能系统StEnSea（StoringEnergyattheSea）。该系统的主体是一个空心的钢筋水泥球体，外部过剩电力可以从球体中抽水，把电能转化为深水处的高水压势能；发电时，水流通过涡轮机再返回到球体，从而驱动发电机发电。





图4德国海底海水抽水蓄能系统StEnSea



2016年12月，德国研究人员在康斯坦茨湖区域对StEnSea模型（1:10比例）完成了水深100米的测试。测试完成后，模型和数据都得到回收，经过数据分析，研究取得了巨大进展，建造StEnSea系统1:3比例的模型已提上议事日程。



研究人员表示，该系统存储容量以及体积都随水深加深而增大，在水深约600-800米以上的范围内使用是最经济有效的。StEnSea系统在水深700米左右，球体直径30米范围，大约可以蓄能20MWh，依照德国经验能满足17MW光伏发电系统的储能需求。



万山脚踏波浪  光伏建在船顶上



“万山号”是一座大型漂浮式海上发电及海水淡化综合平台。“万山号”由中科院广州能源研究所在广东省珠海市万山岛研发并测试，它体长36米，宽24米，高16米，为半潜驳与波浪能转换设备的结合体，既可以像船舶一样停泊、拖航，也可以下潜至设定深度成为波浪能发电设备。





图5广东省珠海市万山岛海上发电及海水淡化综合平台——万山号



“万山号”是国际上技术领先、规模最大的波浪能发电装置，是一个漂浮式多能互补发电制淡平台。该平台波浪能装机200kW,太阳能装机60kW，配置1MWh蓄电池、150kW逆变器、日产10吨海水淡化机。



海上光伏+  未来可装机78GW



海上光伏未来潜力大。我国大陆海岸线长1.8万公里，包括渤海、黄海、东海和南海的近海总面积470多万平方公里。其中理论上可发展海上光伏的海洋面积约为71万平方公里，按照千分之一的比例转化，可安装海上光伏71GW。





图6四种研究中的海上光伏布置方式



仅以海水抽水蓄能电站配比光伏而言，可配比光伏装机25.2GW。2017年3月，国家能源局发布海水抽水蓄能电站资源普查成果，共普查出海水抽水蓄能资源站点238个（其中近海站点174个，岛屿站点64个），总装机容量为42GW（其中近海为37.4GW，岛屿为4.6GW）。按照国外经验，42GW的海水抽水蓄能电站能满足25.2GW的光伏发电站的储能需求。



在光伏+海洋能领域，光伏装机潜力可达到7GW。2004年，由国家海洋局组织的“我国近海海洋综合调查与评价”专项调查结果表明，我国海洋能理论潜在量约6.97亿千瓦，技术可开发量约0.76亿千瓦。其中，开发利用技术成熟度较高的潮汐能、潮流能和波浪能共约23.6GW。按照万山模式经验，可配比安装光伏7GW。



综合来看，中国海上光伏未来装机潜力至少78GW。对于中国光伏人来说，78GW的海景别墅还不算大，仅2017年和2018年光伏发电新增装机容量之和就超过98GW。但是如果提高海洋面积转化率，我们就可以建设十个78GW或者几十个78GW的海景别墅群。当然，中国光伏人想要拥抱“光伏海景别墅”，建设难度大、海况对运行影响以及海水侵蚀的问题都需要全面考察。




来源：中国改革报《能源发展》周刊