深度: 海上漂浮光伏如何在全球掀起风暴!

过去几年，全球湖泊和大坝建设漂浮光伏项目取得了一定程度的成功，在此基础上，海上项目对开发商来说成为一个新兴的机会，当与风电站共址时，这种机遇就可能会出现。

探讨了这一行业是如何从试点项目转向商业可行的大规模项目，详细介绍了未来的机遇与挑战。在全球范围内，太阳能行业继续受到欢迎，这种可变的可再生能源能够被部署在一系列不同的地区。

太阳能利用的最新、也可能是最重要的方法之一现在已经走到了行业的最前沿。近海和近岸水域的漂浮光伏项目，也被称为漂浮光伏，或会成为一项革命性的技术，在目前由于地理限制而难以开发的地区，成功为当地生产绿色能源。

漂浮光伏组件的工作方式与陆地系统基本相同，逆变器和阵列被固定在一个漂浮平台上，汇流箱在发电后收集直流电，然后由太阳能逆变器转换为交流电。

漂浮光伏可以部署在海洋、湖泊和河流中，在这些区域建立电网可能很困难。加勒比海、印度尼西亚和马尔代夫等地区可以从这项技术中受益匪浅。试点项目已在欧洲部署，在那里，作为脱碳武器库的一种补充可再生武器，这一技术在继续获得进一步的推动力。

奥地利电力公司EVN和BayWa.r.e去年公布了它们当时所谓的欧洲“最大”漂浮光伏装置，该装置将在奥地利的Grafenwörth开发。

与此同时，挪威和比利时都通过试点项目看到了这一技术的大量涌入，数个欧洲测试平台因而都能够对这一技术进行实验、测试其可行性。其他试点项目也正在全球范围内展开，这一技术越来越有可能扩展成为成熟的项目。但是，与这一技术相关的机遇是什么？

由于共享输出电缆和变电站，与海上风电共址可以降低资本支出成本

海上漂浮光伏如何在全球掀起风暴

海上漂浮光伏的众多好处之一是，这一技术可以与现有技术共存，提高可再生能源电站的能源产量。

水电站可以与海上漂浮光伏相结合，提高项目的产能。世界银行《太阳与水相遇的地方：漂浮光伏市场报告》指出，太阳能容量可用于提高项目发电量，还可以通过允许水电站以"调峰"模式、而非"基荷"模式运行，帮助管理低水位时期。

报告还详细介绍了使用海上漂浮光伏的其他积极影响，包括水体冷却效果提升能源产量的潜力，减少乃至消除周围环境对组件的遮挡，无需准备大型场地，易于安装和部署等。

水电并不是唯一一种可以通过海上漂浮光伏的到来而得到支持的现有可再生发电技术。海上风电可以与海上漂浮光伏结合起来，使这些大型结构的收益实现最大化。

这种潜力使人们对北海的许多风电站产生了极浓厚的兴趣，这些都为海上漂浮光伏电站的发展提供了完美的先决条件。

公司首席执行官兼创始人Allard van Hoeken表示，"我们相信，如果你把海上漂浮光伏和海上风电结合起来，项目开发的速度就会快得多，因为基础设施已经存在。这有助于技术的发展。"

还提到，如果将太阳能与现有海上风电站结合起来，仅在北海就可以产生大量的能源。

"如果你把海上光伏和海上风能结合起来，那么只需北海海域的5%就可以轻松提供荷兰每年所需能源的50%。”

这种潜力展示了这项技术对整个太阳能产业和向低碳能源系统过渡的国家的重要性。

使用海上漂浮光伏的最大好处之一是可用空间。海洋提供了可使用这一技术的广阔区域，而在陆地上，有许多应用都在争夺空间。漂浮光伏也可以减轻对在农业用地上建设太阳能电站的担忧。在英国，对这一领域的担忧越来越多。

RWE海上风电公司漂浮风电开发主管Chris Willow也持相同观点，他认为，这一技术的潜力巨大。

"海上光伏有可能成为陆上和湖上技术一个令人兴奋的进展，并为GW规模太阳能发电打开一扇新的大门。通过规避土地稀缺问题，这一技术打开了新的市场。"

正如Willock所说，通过提供一种在海上生产能源的方式，海上光伏消除了与土地稀缺有关的问题。正如致力于离岸开发的挪威工程公司Moss Maritime高级海军建筑师Ingrid Lome所提到的那样，这一技术可以在新加坡这样的小型城市国家得到应用。

"对于任何一个陆地能源生产空间有限的国家，海上漂浮光伏的潜力都非常巨大。新加坡就是一个典型例子。一个重要的好处是能够在水产养殖、石油和天然气生产基地或其他需要能源的设施旁发电。”

这一点至关重要。这一技术可以为没有并入更广泛电网的地区或设施创建微电网，凸显了这一技术在拥有大量岛屿的国家的潜力，这些国家很难建立国家电网。

尤其值得一提的是，东南亚可以通过这项技术获得巨大的推动力，特别是印度尼西亚。东南亚有大量的岛屿和不太适合开发太阳能的土地。这一地区拥有的是大量的水域网络和海洋。

这项技术可以对国家电网之外的地区的脱碳产生影响。漂浮光伏开发商Solar-Duck的首席商务官Francisco Vozza重点指出了这一市场机遇。

"在欧洲的希腊、意大利和荷兰等地，我们已经开始看到商业和商业前期项目。但在其他地方，比如日本、百慕大、韩国和东南亚各地，也有机会。在那里有很多市场，我们看到的当前的应用在那里都已经实现了商业化。”

显然，这项技术可用于从根本上扩大北海和其他海洋的可再生能源发电能力，以前所未有的速度加快能源转型。然而，如要实现这一目标，就必须克服一些挑战和障碍。

海上漂浮光伏可以通过避免土地稀缺问题来释放新的市场

挑战之海

海上漂浮光伏的利用伴随着一系列的挑战。这些项目不仅开发成本很高，而且对于这项技术以及它如何影响生态系统，特别是水下生态系统，仍存在许多未知数。

荷兰独立研究机构TNO的太阳能市场和项目负责人Wiep Folkerts表示，"最大的挑战是开发海上漂浮光伏解决方案（包括锚定、系泊、漂浮结构、光伏组件和电气元件、电缆），这些解决方案要足够坚固，能够承受恶劣的海上环境（盐、湿气、风、浪），同时保持较低且有竞争力的LCOE（平准化度电成本）。"

"包括小规模试点项目在内，在海上光伏成为商业可行的解决方案之前，需要进行科学和技术研发，从而建立长期可靠的、和性能相关的完整解决方案（包括通往电网的动态电缆）、生态和可持续发展的专业知识与实践指南，同时也要从失败中学习，改进设计。”

"所需的坚固性在很大程度上取决于海上水体的位置。例如，北海的环境可能非常恶劣，10米以上的波浪高度并不罕见，热带地区的情况可能不那么苛刻。"

除了这些问题，结构重量和疲劳寿命也是开发海上漂浮光伏的主要挑战。

Lome表示，"我们看到的主要挑战是结构重量和疲劳寿命，这与资本支出成本密切相关。如果成本不重要，那么设计一个能够承受30年海上环境的漂浮物并不十分困难，但挑战在于找到一个在可接受的成本下，具有足够长寿命的解决方案。"

"为了改善疲劳寿命，通常会对结构进行加固，通过加固结构，重量增加，吃水增加，漂浮光伏电站内的受力也增加。此外，没有光伏组件制造商制造防盐组件的事实对商业项目来说是一个挑战。”

"希望他们一旦看到有市场，就会回过神来，开发出适合海上环境的组件。与海上风电共址确实可以成为一个重要的市场。它将降低资本支出成本，因为输出电缆和变电站可以共享，而且能源输出将更加稳定，现在有风的时候往往是晴天，反之亦然。"

正如Lome所言，项目共址确实有助于实现技术的扩展。这可能对这一技术的发展产生影响。然而，Vozza指出了海上漂浮光伏面临的一系列独特挑战：监管框架。

"我认为，作为一个行业，我们真正要解决的主要障碍是缺乏适当的、统一的监管框架。主要的挑战还在于，各个市场将如何调整监管框架以真正加速部署。但这个市场发展的非常快。它确实可以产生影响，并在2030年扩大到GW规模"。

拥有适当的监管标准框架可以使海上光伏开发商对未来进行规划。然而，目前还缺乏支持这一技术的标准或框架。尽管如此，随着市场继续向着2030年回升，很明显，决策将会在政治层面做出，我们可以看到对该技术的进一步支持。

这一观点得到了RWE的支持，该公司确认缺乏监管框架或成为一个主要障碍。

"海上光伏是一项新技术，具有新的风险和挑战。目前，缺乏适应混合或独立海上光伏项目的、合适的监管框架或政策，"Willow说。

"这种政策的缺失可能会导致需要大量的许可证，在一些市场上，这会涉及几家机构/利益相关方。此外，对于海上光伏应如何融入现有的电网基础设施的问题，也缺乏讨论。"

还认为，在海上漂浮光伏全面商业化之前，还有一些技术问题需要攻克。开发商需要"了解这些设备在海上的实际情况"，以优化这一技术在全球的使用。一旦克服了这些问题，就可能实现这一技术的一种突破。

北海的海上漂浮光伏扩张

RWE和SolarDuck是两家历史悠久的公司，它们都在探索北海潜在的海上漂浮项目。双方合作开发了一个5MWp海上光伏示范装置。该项目将作为RWE在荷兰的Hollandse Kust West VII海上风电项目的一部分进行部署。预计该项目将于2026年开始运行。

在世界上最具挑战性的海上环境之一，该项目将为RWE和Solar-Duck提供重要的第一手经验。这些经验可能会使这一技术在未来更快地实现商业化。

与此同时，两家公司正在合作开展Merganser项目——一个位于北海的0.5MWp海上光伏示范项目，预计将于2023年安装。

认为，北海为海上漂浮光伏提供了完美的测试平台，这不仅是因为北海靠近欧洲国家和海上风电，还因为这片海域的恶劣条件。

"如果你能在北海成功，那么你几乎可以在任何地方成功。如果你看看那些向海上转移的类比技术，就会发现海上漂浮光伏确实具有颠覆性的潜力。风能就是一个典型例子。”Vozza说道。

"这种技术从内陆开始，转到近岸，转到近海，然后又转到海上漂浮光伏。太阳能是更实惠，更容易获得的能源来源。太阳能走同样的道路是有道理的。"

另一方面，Willow认为海上风电与海上漂浮光伏共址是一个机遇，可以产生大量可再生能源。

"海上光伏系统与海上风电站的融合可以使海洋空间得到有效利用，在同一区域内实现两倍的能源产能。此外，这两种技术的互补性使产能状况更加平衡。我们还看到在系统的建设和维护方面的协同效应。"

漂浮光伏商业化

显然，海上漂浮光伏对全球可再生能源的未来发挥着重要作用。但是，最大的问题之一是，这一技术何时可以为更大范围的商业化做好准备。随着全球多个试点项目不断创新这一解决方案，优化这项技术，"何时"的问题变得更加醒目。

认为，工业规模的海上漂浮光伏或会在本世纪末成为现实。"未来，海上光伏可能会以GWp的规模部署，预计这会在2027年之后发生，考虑到这一领域的创新以及全球各地正在建设的试点项目的进展，这个预测似乎是合理的。"

当这项技术实现更大范围的商业化时，它的潜力将在促进全球能源转型方面发挥至关重要的作用。