从内陆到戈壁再到海洋,光伏产业一直在不断探索新的应用场景!
近年来,在政策与市场双重驱动下,光伏行业实现了跨越式发展,目前,陆地光伏项目占用较多的土地面积和资源,而我国海域辽阔可利用资源充沛,在非耕地空间充分开发后,光伏市场的进一步挖掘潜力方向将转向海上,海洋作为光伏另一应用场景,被认为是未来发展的主流方向。
海上“追光”前景浅析
相较于陆地光伏多年发展的丰富建设经验而言,我国海上光伏起步较晚,目前还处于初期阶段,但我国沿海地区占据丰富的太阳能资源,年均总辐射量处于4800~5500MJ/m2,海洋水面辽阔,少遮挡,在相同日照下,海面日照时间长,加之海面反射的太阳光,海上光伏电站发电量将比陆地光伏电站发电量高出5-10%。
我国大陆海岸线长1.8万公里,按照理论,可安装海上光伏的海域面积约为71万平方公里。按照1/1000理论研究比例估算,可安装海上光伏的面积约700多平方公里,可安装海上光伏装机规模超过100GW。
如此庞大的装机规模,则蕴含着庞大的市场规模,据智研瞻产业研究院数据显示,2023年海上光伏市场规模123.6亿元,预计到2029年将达到213.6亿元。
数据来源:智研瞻产业研究院
从全国各地区海上光伏占比分布来看,华东地区占比最高,达到42.7%,是我国海上光伏行业的主要市场。其次是华南地区,占比为26.5%;华中地区占比为13.6%;华北地区占比为10.4%;西南地区占比为5.8%;西北地区占比为0.9%。
海上光伏分为桩基固定式和漂浮式,桩基固定式海上光伏适用于沿海滩涂及潮间带,但有一定的局限性,桩基固定式需在离岸5公里内安装,否则打桩成本和风险都会大幅增加。因此,桩基固定式会更倾向于和现有海上风电结合,利用现有的海底电缆和基建设施,建设成本会更可控。目前,我国海上光伏均为桩基固定式海上光伏项目。
漂浮式海上光伏作为另一种应用场景,适用于深海区域,以浮体、锚固等取代地桩和支架,方案灵活度更高。通常情况下,漂浮式电站组件需要依靠浮体漂浮在水面上,在适应水位变化方面具有天然的优势。但目前我国漂浮式海上光伏电站还处于实证阶段,未来有更大的发展空间。
目前国际范围内的海上光伏电站仍处于示范或预商业化阶段,虽然已有多个国家开展了相关探索并针对性的进行了技术研发,但目前仍在突破瓶颈阶段。而我国海上光伏产业正迎来跨越发展的关键期,但由于目前还处于起步阶段,面临诸多问题和困难。
海上光伏发展难在哪?如何打破瓶颈?
与传统陆地光伏电站相比,海上光伏目前尚处于产业初期,缺少政策专项规定、成本高于陆地光伏,以及漂浮式光伏还存在的诸多技术难点,所以海上光伏绝对不是陆地光伏的简单“平移”。
首先,海上复杂的环境制约了海上光伏的发展,海上多台风、海浪、潮汐、海冰等天气和现象,海上光伏更容易受到地形、气候等自然因素的限制。
桩基固定式光伏项目面临潮湿、盐分高的环境,金属支架极易发生腐蚀。在寒冷地区,可能会出现冰块撞击组件的情况。在一些海水盐度偏高的海域,盐雾结晶附着在组件表面,可能带来发电量的损失。另外,沿海区域往往多台风,极易对光伏项目的安全稳定运行造成严重影响。
漂浮式光伏项目也同样面临着环境问题,由于目前我国还没有建成的漂浮式光伏项目,所以经验相对较少,从多模块漂浮平台抗风浪,到漂浮式光伏系统部件耐久性,再到锚固系统、施工运维等关键技术难点都需要进一步升级与优化。
在海上光伏成本方面,目前仍未找到合理下降路径,也是阻碍海上光伏发展的一大因素。据国际可再生能源机构测算,海上光伏电站的建设成本比陆地光伏电站要高出5%-12%左右。其中,漂浮式光伏电站的造价更高,有业内人士曾透露,漂浮式光伏电站的原材料成本比常规光伏原材料高出10%-30%。
今年,11月14日山东青岛即墨海上光伏项目EPC(一期)中标结果单价为2.989元/W;11月29日,三峡集团东山杏陈180MW海上光伏电站项目设计施工项目中标结果单价为2.19元/W,12月4日,中广核宁德200MW海上光伏项目EPC中标候选人公示第一中标候选人报价单价为4.727元/W,第二中标候选人报价单价4.727元/W,第三中标候选人报价单价为4.363元/W。
从中标价格和报价单价可以看出,相较于目前陆地光伏项目动辄0.8元/W的报价,海上光伏项目的招投标价格要远远高于陆地光伏项目。降本成为海上光伏迫切需要解决的问题。从专业材料研发、技术水平提高到实际工程建设,海上光伏仍然有很大的降本增效空间。
而在针对海上光伏组件转换效率方面,目前,已有多家组件厂宣布可实现海上光伏出货。以天合光能为例,其至尊N型组件在滩涂项目上已有规模应用,桩基固定式海上光伏也有较多的实证案例;在国电投的烟台海阳HG34实证项目中,隆基绿能定制化Hi-MO 5光伏组件的抗腐蚀、抗风及抗隐裂能力得到认可,这意味着我国近海桩基固定式海上光伏实证项目获得阶段性成功。
此外,通威股份、正泰新能等组件产品也均获得相关机构对海上光伏产品的认证。华晟新能源在今年5月就推出了拥有更高发电量、更强耐腐蚀性能的全球首款海上光伏专用产品V-ocean组件,在支架成本和用海面积上都有显著优化。
另外,海上光伏在海域规划、确权审批等方面是目前项目开发的最大瓶颈,由于目前我国海上光伏用海案例较少,实践经验不足,相关海上光伏用海管理配套政策不足,致使海上光伏前期开发进程相对较长。
不过,海上光伏正如十年前的陆地光伏,从技术革新到产业变革,不断寻求突破点,实现了平价上网,相信,海上光伏在经过不断地政策引导、技术突破及产业链的完善,也会实现降本增效这一终极诉求。
海上光伏未来可期
近两年,我国对于海洋能源发展十分重视,而政策正是推动沿海各省加快开发海上光伏的最主要力量。在国家层面,2021年11月自然资源部发布了《关于规范构筑物用海审批有关事项的通知》;今年6月1日,国家再出政策利好,自然资源部发布《关于推进海域立体设权工作的通知(征求意见稿)》,鼓励对海上光伏、海上风电等用海进行立体设权。
在地方层面,近3年来,山东、江苏、辽宁、浙江等沿海省市都已出台或酝酿出台海上光伏的相关政策和规划。去年7月,《山东省海上光伏建设工程行动方案》提出,打造“环渤海”“沿黄海”两大千万千瓦级海上光伏基地,总装机规模4200万千瓦。今年5月,《江苏省海上光伏开发建设实施方案(2023—2027年)》明确提出,到2025年,全省海上光伏累计并网规模力争达到500万千瓦,到2027年建成千万千瓦级海上光伏基地,全省海上光伏累计并网规模达到1000万千瓦左右。江苏沿海将重点建设43个固定桩基式海上光伏项目,装机容量1265万千瓦。
其中,以山东省出台政策最为密集补贴力度最大,对2022—2025年建成并网的“十四五”漂浮式海上光伏项目,分别按照每千瓦1000元、800元、600元、400元的标准给予财政补贴,补贴规模分别不超过10万千瓦、20万千瓦、30万千瓦、40万千瓦。
在国家及各省出台的相关政策逐步落实细化,海上光伏正在从政策引导下,持续发展全产业链,逐步走向市场化。
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