追光踏浪！实证平台助力海上漂浮式光伏高质量发展
发布日期：2023/10/20
10月的黄海之滨，海浪波涛汹涌。从山东省乳山市乘船向南，大约20分钟行程的位置，就看到占海面积约300平方米的一座光伏实证平台，正在搏击风浪。从高空俯瞰，深蓝色的光伏板与蓝色汪洋浑然一体，犹如一片巨浪。
这是我国首个海上漂浮式光伏实证平台，由国家电投山东院自主设计研发、拥有自主知识产权。该光伏实证平台经过为期两个月的海上试验，历经台风、雷暴等极端复杂天气，各项指标优于预期，运行状态良好，标志着该平台试运行成功，也意味着我国海上光伏发展迎来新的“里程碑”。
填补海上漂浮式光伏实证空白
海上漂浮式光伏是光伏领域的尖端科技，有着广阔的发展前景，但现阶段尚处于发展初期。山东电力工程咨询院有限公司赵业彬博士表示，目前，世界光伏开发主要还是集中在陆上和水上光伏，近岸海上光伏方兴未艾。已有和正在规划的海上光伏通常水深在6米以内，深水10米以上的海上光伏开发环境极为严苛。
据赵业彬介绍，海上漂浮式光伏电站成套技术是光伏行业最前沿科技，我国乃至全球海上漂浮式光伏研究尚处于探索发展阶段，对海上专用光伏发电系统和浮体系统等实际运行的专业性、系统性研究较少，存在海上漂浮式光伏发电系统运行性能无法有效评估等问题。
此外，电站运行将面临高盐雾、高潮湿、高紫外线及海浪长期高频振动等复杂海洋环境。与传统光伏电站相比，海上漂浮式光伏电站对浮式平台及电站配套设备的可靠性要求更高，而目前国内外尚无专用的海上浮式平台、光伏组件、支架、逆变器等海上漂浮式光伏电站配套产品。
因此，海上漂浮式光伏实证平台应运而生。据了解，首个海上漂浮式光伏实证平台由山东电力工程咨询院有限公司自主设计研发，用于海上光伏关键设备技术实证和发电系统方案测试。
“该平台是国内首个用于海上光伏关键设备技术实证和发电系统方案测试的海上漂浮式平台。”赵业彬表示，平台可通过搭载的监测系统对光资源、海洋环境和光伏电站全要素进行全过程数据实时采集和分析，可为海上光伏行业关键设备的研发设计、产品制造、运行维护提供真实运行环境实测数据，填补了海上漂浮式光伏行业户外实证空白。
探索解决海上光伏多重问题
经过为期两个月的试运行，海上漂浮式光伏实证平台各项指标运行良好，标志着实证平台具备为光伏行业提供光伏组件、逆变器、支架等关键设备实证、试验、检测等服务的能力，对于推动光伏行业高质量发展，将发挥重要作用。
赵业彬指出，实证平台通过结构和锚泊系统多方案优化，解决了水深近20米、设计波浪5米、设计潮差5米的复杂条件外海环境下实证平台结构水动力稳定性和多锚链-重力锚组合的锚泊系统设计难题。
同时，实证平台采用“田”字浮管和锥型浮筒框架平台体系，结合重力锚和悬链线系统，有效克服了外海高波浪和高潮差造成的水动力稳定性影响，并实现了消解波浪响应，避免工作条件下光伏板上浪问题。此外，平台还通过多种材料综合应用和优化结构平台—锚泊系统施工技术，一定程度上解决了海上漂浮式光伏高成本开发问题。
作为光伏行业龙头企业，隆基绿能光伏科技有限公司（以下简称“隆基绿能”）深度参与了该实证项目。“漂浮实证电站总装机为15千瓦，全部采用的是隆基绿能定制化产品组件。”隆基绿能中国地区部副总裁夏珂表示，通过实证电站，可以检验隆基绿能产品在海洋环境中的安全可靠性。
众所周知，海上光伏将面对高温高湿、高盐雾、高风暴潮等环境特征，为了保证产品的安全可靠，隆基绿能从原材料端实现对终端产品的管控。例如，组件边框选择更耐腐蚀和更高强度的复合边框材料，接线盒及连接器达到IP68级防尘防水。隆基绿能以远高于行业公认IEC标准进行载荷测试、环境测试及防腐蚀测试，隆基绿能Hi-MO5系列组件能够通过60米/秒的风洞测试，相当于17级台风的风速，并在盐雾8级测试条件下依然表现优异。
“隆基绿能产品在实验室的表现是可观的，但也依然需要实践的检验，这是我们做实证项目的初衷。”在夏珂看来，海洋的恶劣环境的确对组件的适配性提出更高要求。如在北方海域，可能会出现冰块撞击组件阵列的情况；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。这些都是需要探索和解决的问题。
持续降本增效探索商业应用
随着光伏产业的持续快速发展，在沿海地区布局海上光伏成为新的趋势。赵业彬认为，我国拥有近1.8万公里长的大陆海岸线，充分利用沿线资源发展海上大型集中式光伏发电可行性高，可大大节约陆上日益珍贵的土地资源。
赵业彬表示，我国沿海地区经济发达、人口密度大，发展海上光伏发电为负荷中心不断增长的电力需求提供了理想的解决方案。同时，将光伏发电面板通过支架装置安装在海上，可有效降低光伏组件的温度，减少组件的灰尘附着，提高能量转换效率，从而比陆地光伏输出更多的电量。
夏珂介绍，海上光伏目前还在探索阶段，所以很难以商业化的眼光去看待海上光伏电站的建设成本，但近两年内，很多企业、设计院和高校都开始参与到海上光伏的产品技术研发、施工方案优化等工作中来，整个电站的开发建设成本正在下行。
“除了提升产品的适配性外，引入数字化、智能化的设计和运维手段也是海上光伏降本增效的方向之一。目前，我们已经在海洋光伏数字化设计上进行了一定的技术储备。”夏珂表示，隆基绿能自主研发的数字化设计软件——隆基绿能司南软件内嵌成熟的算法，并且基于实证项目的数据对算法进行持续迭代。
据了解，在“隆基绿能司南软件”中输入所在海域，并填入浪高、风速、淤泥层厚度、气温等基础数据，系统会快速给出一个优化设计方案，组件支架的最优倾角是多少、阵列怎么排布都会包含在方案中。基于这样的初步设计方案，设计和建设团队可以结合海域的具体情况进行更有针对性的细节完善，可以大大提升这个整体工作效率，从而降低成本。
在运维环节，智能化的平台还可以集中采集海上电站的实时数据，构建起设备和电站的数字化模型，同时对电站运行指标进行可视化的监控，基于智能算法，可以精确定位低效设备，结合无人机巡检、机器人清洗等运维手段，可以实现问题的及时发现、快速解决。
来源：中国改革报
