“光伏+”發(fā)展新風(fēng)向——“海上+”

       海上光伏是一種新的海洋能源利用和海洋資源開發(fā)的方式。海上光伏+電解水制氫，海上光伏+海洋牧場，海上光伏+海水淡化，海上光伏+智能算力等融合發(fā)展，對全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化具有重要意義。隨著科技的持續(xù)進(jìn)步，海上光伏將迎來更多發(fā)展機(jī)遇。

自“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)以及構(gòu)建以新能源為主體的新型能源系統(tǒng)目標(biāo)提出以來，發(fā)展以光伏、風(fēng)電為代表的新能源成為“十四五”規(guī)劃乃至2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要的重要內(nèi)容。近年來，陸地光伏項目占用較多的土地面積和資源，隨著用地政策收緊，開發(fā)難度及光伏用地成本都在攀升，而我國大陸海岸線長1.8萬公里，預(yù)計近海光伏裝機(jī)規(guī)模超100GW，可利用海域超300萬平方千米，理論上可發(fā)展近1000GW海上光伏，海洋光伏的發(fā)展?jié)摿薮?，有待進(jìn)一步挖掘。

海上光伏絕對不是陸地光伏的簡單“平移”。海上環(huán)境復(fù)雜，例如鹽霧與高濕腐蝕光伏組件、電氣設(shè)備，海風(fēng)與波浪將導(dǎo)致光伏陣列產(chǎn)生應(yīng)力與振動、光伏組件產(chǎn)生微裂紋，嚴(yán)重影響海上光伏項目的長期運(yùn)行與可靠性。加上海上光伏項目工程建設(shè)條件較難，維護(hù)也相對復(fù)雜等問題，海上光伏建設(shè)還有很多痛點難點亟待解決。但隨著我國光伏行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的不斷成熟及完善，適用于海洋環(huán)境的光伏技術(shù)正在取得突破，海上光伏電站的建設(shè)已具備技術(shù)可行性。

海上光伏更不僅僅只是發(fā)電，海上光伏是一種新的海洋能源利用和海洋資源開發(fā)的方式。海上光伏可以與海上風(fēng)電、海洋牧場、海水淡化、海上制氫等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，還可以與旅游業(yè)等協(xié)同發(fā)展，充分?jǐn)U展邊際經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，實現(xiàn)立體綜合利用。

海上光伏/風(fēng)電與海水制氫結(jié)合的技術(shù)，是一種在海上使用新能源系統(tǒng)來驅(qū)動海水直接電解過程，從而產(chǎn)生氫氣的方法。該技術(shù)可以實現(xiàn)可再生能源的高效利用，減少空間沖突，無碳排放的情況下生產(chǎn)氫氣。同時，海上新能源電解海水制氫是支撐未來海上風(fēng)電、海上光伏大規(guī)模部署的有效消納手段。

歐洲，日本、韓國、新加坡等國家在積極布局海上風(fēng)電制氫項目，尋找綠氫生產(chǎn)新方向。目前我國的風(fēng)電制氫項目與課題已經(jīng)超過20個，但海上光伏制氫項目較少，僅有少數(shù)幾個科研課題及初步簽約的項目。我國首例集灘涂光伏儲能海水制氫一體化示范項目：大連灘涂光伏儲能海上制氫一體化項目已于2023年開工，示范項目將采取分期建設(shè)，一期投資約8億元，建設(shè)100兆瓦灘涂光伏、60兆瓦制氫，形成年發(fā)電量1.37億千瓦時綠電和年產(chǎn)2000噸的新能源綠氫產(chǎn)能。

目前海上直接制氫的原理技術(shù)已經(jīng)達(dá)成，并通過了海上中試驗證。第二步是規(guī)模化，研制大容量商業(yè)化電解槽。第三步將走產(chǎn)業(yè)化路徑，打造儲-運(yùn)-用一體化的新型氫能產(chǎn)業(yè)鏈?？傮w而言，國內(nèi)外海上風(fēng)電/光伏制氫均處于起步階段，各國仍在探索可行的技術(shù)方案和商業(yè)化方案。未來，隨著海上光伏裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及電解水制氫技術(shù)的突破和成本的大幅下降，海上光伏+制氫有望實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。

海上光伏+海洋牧場優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：（1）共享海域。能源設(shè)施和海洋養(yǎng)殖實現(xiàn)立體用海，海底的錨固基礎(chǔ)不僅穩(wěn)定設(shè)施，還增加了海洋生物的棲息地，有助于改善海洋環(huán)境、修復(fù)生態(tài)，并促進(jìn)漁業(yè)資源的增殖。（2）共享基礎(chǔ)設(shè)施。如設(shè)備樁基礎(chǔ)，這些可以作為魚類養(yǎng)殖的共用固定設(shè)施。此外，浮體結(jié)構(gòu)與養(yǎng)殖網(wǎng)箱、筏架的設(shè)計可以實現(xiàn)聯(lián)合，優(yōu)化空間使用。（3）電力供應(yīng)。在運(yùn)營方面，海洋牧場需要大量電力支持，光伏系統(tǒng)的發(fā)電能力不僅能滿足照明和監(jiān)控等小功率電器需求，還足以供應(yīng)大型機(jī)械設(shè)備和智能監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的用電，實現(xiàn)能源的高效利用。

全世界有20至30億人身處缺水困境，海水淡化作為一種相對成熟的技術(shù)，由于有著龐大的海水資源為后盾，可以說是目前解決世界性缺水問題的最好方案，如今，已有150多個國家使用海水淡化技術(shù)為約3億人提供清潔水。

但海水淡化的能耗和溫室氣體排放相對較高，為了進(jìn)一步降低制備的能耗，利用太陽能等可再生能源淡化海水已成為海水淡化技術(shù)的發(fā)展趨勢。目前已有一些研究利用光伏組件余熱海水淡化耦合裝備、光伏光熱耦合驅(qū)動海水淡化技術(shù)、光伏動力反滲透技術(shù)等實現(xiàn)光伏與海水淡化技術(shù)的融合。

2023年，沙特朱拜勒3A海水淡化項目完工，該項目采用海水反滲透技術(shù)，日產(chǎn)水量達(dá)60萬噸，可為300萬人提供飲用水，是達(dá)曼和利雅得重要的水源之一。作為沙特首座采用光伏太陽能發(fā)電作為補(bǔ)充電源的大型綜合海水淡化項目，其45.5兆瓦的光伏電站能產(chǎn)生滿足水廠每日能耗20%的電量。

隨著文本、圖像等多媒體生成式人工智能進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用時代，算力發(fā)展提速帶來巨大的用電需求，“人工智能的盡頭是能源”成為行業(yè)和社會關(guān)心的問題。與此同時，算力行業(yè)的快速發(fā)展也帶來了碳排放量增長的壓力。

海上光伏與智能算力的融合發(fā)展，本質(zhì)上是綠色能源與數(shù)字技術(shù)的深度融合。一方面，海上光伏可以為智能算力提供穩(wěn)定、清潔的能源供應(yīng)。通過建設(shè)海上光伏電站直接為附近的海上數(shù)據(jù)中心供電，不僅解決了電力傳輸損耗問題，還極大降低了碳排放，實現(xiàn)了算力的綠色化。另一方面，智能算力的應(yīng)用又能優(yōu)化海上光伏系統(tǒng)的運(yùn)維管理，利用大數(shù)據(jù)分析預(yù)測天氣變化，人工智能算法調(diào)整光伏板角度，以及實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，提高整體發(fā)電效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

       海上光伏既符合節(jié)能減排、能源轉(zhuǎn)型的需求，又與海洋資源的合理開發(fā)利用理念相契合，大力發(fā)展海洋新能源將成為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。隨著科技的持續(xù)進(jìn)步，海上光伏將迎來更多發(fā)展機(jī)遇。未來，海上光伏有望與海洋牧場、海水淡化、制氫等多種能源或資源綜合利用和融合發(fā)展，實現(xiàn)海域資源綜合利用，有利于構(gòu)建形成新的產(chǎn)業(yè)鏈，在服務(wù)國家海洋安全、資源開發(fā)、海洋經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)一步發(fā)揮積極作用，對全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化也具有重要意義。