漂浮式电站前景，寻光伏的“大金重工”

漂浮式电站前景，寻光伏的“大金重工“会议纪要 【时间】2022年7月25日，周一13：30 【地点】进门财经 【主持人】孙伟风，光大证券建筑建材首席分析师 【嘉宾】海上光伏专家 【纪要】 【1】海上光伏发展前景 1.海上漂浮电站历史 海上漂浮光伏电站于2007年出现，目前中国水面漂浮式光伏电站无论是在装机容量，还是建设容量均排世界第一。目前很多沿海地区都有海上漂浮光伏的政策，并且正在积极推进。例如山东地区，山东已经明确政策性补贴，为海洋漂浮式光伏发电项目补贴1元/瓦，属于阶梯下降式补贴，1元、8毛、5毛等等。 图1海上漂浮电站历史沿革 图2山东地区某水库中的漂浮电站，容量大概在200兆瓦，整个电站分成多个部分，每个 电气柜配一个部分，该水域有6000多亩。每个部分的结构中蓝色的是电池板，是发电装置，灰色的是浮体，然后通过锚固系统与底部的锚固相连接。 图2山东某水库漂浮电站 全柔性方式（图3）是漂浮式光伏的一种结构形式，该方式使用单块组件下面有一个单独的浮体进行连接，水面上出现波浪或风时能很好的卸掉荷载。 图3全柔性组件 结构内部还有组串式逆变器，可以进行接线。锚固系统有两种方式，大部分是锚块形式（混凝土块状），内陆地区一般使用钢丝绳材质，海洋里可能要使用锚链形式。箱式变压器通过 大的漂浮平台漂在水面上，重量大概在13-14吨。 图4锚固模块 图5箱式变压器 2.海上漂浮电站技术路线介绍 首先是浮体材料，目前主流的浮体材料是用HDPE材料，之前也使用过混凝土，不锈钢等多种材料，但是当前全世界做大面积漂浮式光伏电站都在使用HDPE材料。它的户外使用时间大概是10年左右，主要破坏因素紫外线和高温，我们的目的是为了让这个材料使用能 够达到25年以上，因为光伏电站的寿命周期是25年，它是通过组建的寿命来定义的。我 们可以通过增加HDPE抗老化和抗紫外线的能力，增加HDPE的使用寿命达到25年。当然我们在海洋里使用的时候，需要注意高盐和金属离子的影响，需要进行额外的改进，然后才能达到25年的使用要求。 图6浮体材料 其次，从结构上来说，刚才说的是属于单体式的，也称之为柔性连接，它还有一种形式就是整体式。整体式类似于地面上的光伏电站，整体式的漂浮结构相当于把地面的电站直接挪到水上，只不过是把基础的部分换成漂浮体。这种技术比较简单，但是地面电站比较担心的一个是地基不均匀的沉降，因为上面是一些型钢式的支架，如果地基有变化的话，上部支架就会受力，它就可能会破坏光伏组件。固定式的漂浮电站，就属于整体式的，可以在小水域或风浪条件比较好的区域使用。还有一种结构，实际上是只用浮管搭了一个平面，在风浪大的地区无法使用。浮体上就是光伏组件，可以通过支架给它进行角度的调节，并且两块电池板之间没有任何连接，相当于每块组件都是独立的。 图7漂浮结构 目前国内没有真正的大体量的海上光伏漂浮电站的项目，但是目前很多已经立项了，特别是在山东地区。全世界最大的、真正的外海漂浮式项目就是新加披柔佛海峡。虽然还没有太恶劣的风浪，但它实际上是一直在不断的波动，也就是说如果使用固定式的话，按照这种波动的状态它内部肯定会产生应力变形的现象。 聚集，水汽会渗透到组件的内部，造成PID效应，影响发电量。 发电量高出5~10%左右。另外带倾角的形式，电池板的背板距离浮体比较近，会导致水汽 根据实测数据，比较同样地区水上和地面光伏发电量，水上光伏的发电量要比地面光伏 高。 从浮体形状上来说，目前使用的都是等高的形式，还有一种是在2016年之前使用的代倾角的形式。使用等高的形式主要好处就是可以增加一些发电量，因为对于电池板来说的，它在发电的时候会产热，温度低一点的话对电池板的提高发电效率的效果是非常好的。当使用等高形式时，电池板后部的空间比较大的，可以透风并且把热量带走，发电效率会有一定的提 图8浮体形状 HDPE材料在加工上只有三种方法，第一是注塑，第二是吹塑，第三是滚塑。例如100兆瓦的一个项目，它可能会使用几十万浮筒，如果采用注塑方式，它只能注塑出来两个壳体，然后进行焊接，那么在焊接部位的缝比较长，如果只要是有一点没有焊好的话，水汽就会凝结，浮桶就会沉到水底。另外如果使用滚塑，它的加工效率比较低，一台设备一天可能做几十个或者十几个桶，满足不了大批量的需求，同时占地面积也比较大，所以说目前基本上都是使用吹塑方式。 图9浮体加工工艺 3.海洋漂浮面临的挑战 第一是锚固系统。在内陆地区的湖泊河道，锚固系统的使用目前比较成熟，因为大概从2016 年开始到现在大概有6年左右的时间。虽然说目前漂浮行业没有国家标准，但是有一些企业行标已经出现了，而且他们也在积极的申报国标。内陆地区主要的一个影响因素是风速，而且风声的流比较小，所以我们重点关注的是风速，但是在海洋上，比如说在潮间带或者是外海进行建设的话，首先海水的来流回流的流速是比较大的。另外就是海浪，我们计算的时候按照0.6~0.7倍的最大水深计算，算出来的浪高还是很大的，对光伏方阵的影响还是比较大的。那这个时候就可能需要进行风浪流的耦合性分析，因为风并不是完全主导的一个地位了，这也是整个漂浮式光伏的行业进行研发的一个方向。还有一个是冰的作用，比如说在北方地区可能会有海冰，海冰的威力还是很大的，大概按照浪的10倍的因素来考虑，所以需要做一些防冰措施。另外一个是在锚固形式上，和内陆地区有一些区别，然后包括锚链的材质。 第二是浮体材料。浮体材料一般使用的是HDPE，它会受到高盐和金属离子的影响，需要加一些金属耦合剂弱化金属离子。支架也是金属的，但是目前在海洋里的金属防腐的成果比较多，所以这个比较好处理。 第三是海洋生物。我们之前也和一些海洋大学的海洋生物学院有过一些交流。海洋生物在不同地区附着的种类不同，附着的季节也不一样，每年的附着量也不同。目前的解决方法，是增加浮力。直接计算好寿命内海洋生物的最大附着量，适当增加浮力；也就是增加浮力的冗余量。也有在下面附着一层膜，定期揭掉，但这方法不成熟。 图10海洋漂浮面临的挑战 4.海洋漂浮电站目前的两种解决思路 目前对于海洋恶劣环境的解决方案主要是有两个方面：第一是提高整体的强度来抵抗恶劣环境，比如说增加漂浮系统材料的用量，或者增加厚度增；第二是外侧构建防浪防冰措施。目前的项目基本上是两个方向同时来考虑，就是既增加整体强度，也在外侧构建防浪防冰的措施。 图11海洋漂浮电站解决方案 山东只针对于海洋漂浮式项目给予一些补贴，海上打桩式的话没有补贴。所以说有一些位置，既可以做漂浮，也可以做打桩的时候，就会做海洋漂浮的项目，进行成本的优化。他们给出来的初步方案是在外侧把做固定式电站，然后在内侧做漂浮式的光伏电站，这样的话外侧有 一层保护。防冰比较重要，如果有海冰的话可能会冲击到内部，造成整个电站的损毁，所以目前的设计思路是属于冗余设计，比如说把漂浮方阵的最外侧的两排组件撤掉，如果有海浪或者海冰的话，不会直接打到发电的设备上。另外也可以在外侧做一些防撞的浮箱，坏掉了就替换掉。波浪的这块，因为海洋局是肯定不会批固定式防波堤，透水构筑物也比较难以通过审查，所以说大部分的项目可能会使用浮式防波堤，它也漂浮在水面上的，类似于光伏方阵的一些锚固形式，比如将5米的浪减小到2米或者1米。 图12冗余设计 图13浮式防波堤 【现场问答】 【支持政策及未来规划探讨】 Q：为什么山东省会开始做海上光伏的投资？ A：因为主席提出了“3060“规划，2030年要做到碳达峰，2060年要做到碳中和，根据这个要求，要在2030年左右让我们的非化石能源占比超过50%。根据“十四五规划”的要求，在2025年太阳能发电要增加到4亿千万的容量。基本上光伏的年均增速要达到10%以上， 才能满足我们2025年的规划要求。 之前光伏电站的建设集中于西北地区，土地使用成本比较低，但是它面临送出和消纳的问题，所以说有很多弃光弃风的现象。之后光伏来到东部地区，东部地区消纳的比较好，但是土地成本昂贵，所以开发了很多分布式项目，但是它也还不够我们需要的一个增量，我们需要找各种各样的资源。建设光伏的漂浮电站，就是把光伏的容量顶上去。山东地区近两年的建设量是很大的，即使有这么大的建设量，他还是需要找一些新的自然条件来进行建设。然后我们就遇到了海洋综合开发的理念，目前的话就海上风电比海上漂浮光伏的走得更远。我觉得可能式因为我们的远景规划，他必须要去做这些事情，否则的话他可能就完不成规划的目标。 Q：其他省市有开发海洋光伏的计划吗? A：其他沿海省市可能都没有山东走得这么快，比如说在天津地区、浙江，江苏地区，都有一些政策性的支持，但是可能也没有明确出补贴资源，没有山东这么快，山东已经做到初步方案的阶段了。 Q：山东规划海上光伏对于选区有什么偏好？近海还是深海？ A：它现在规划出来的这些容量不一定全部都建好，之前给的文件里面已经把每一个区域的航道、军事，养殖扣掉了以后，把能用的地方都给圈出来了，圈出来的地方就是可以使用的。山东的圈出来的这些地有近海的，有潮间带的，也有外海的。目前的一个状态是使用环境条件比较好的地区，这样对我们的投资成本、技术、安全性更好，优先利用优质资源。按照他的规划，到2025年可能并没有完全完成，但是肯定是完成大部分。 Q：粗略测算，山东20GW挺耗钱的，都是谁投资？ A：基本上是央国企电力集团，五大四小，以及一些实力强的民企。 Q：海上光伏是国家未来的发展方向吗？ A：个人认为，是的。目前光伏行业有两个方向，陆地和海洋，未来几年时间，海洋光伏是一个比较确定的路线，因为是一个政治任务。 Q：上述山东规划出台后，其他省份也会快速跟进吗？还是说会过个几年？ A：光伏的建设周期都很短，基本上3-5个月左右。海洋上，我感觉也会比较快，不会是好几年。先在山东地区打个样，如果不错，应该会在全国推广开。 Q：山东地区，是真的会一一落地吗？A：至少会落地一部分。 Q：海南那边，前段时间发布了限制海洋光伏的发展意见？A：海南那边是有限制。 Q：山东补贴力度这么大，政府图什么呢？ A：我个人理解，主要还是响应“双碳”规划，以及“十四五”规划中，到2025年非化石能源达到50%，现在非化石能源只有光伏和风电（水电现在不属于清洁能源了），要达到这个目标，要么装风电，要么装光伏。山东地区，本身也有这方面的要求和任务，光伏要么陆地，要么水上，山东的地还是挺贵的，尤其是靠海的地区，建光伏需要的陆地面积较多。而且好的土地也不多。 Q：山东省42GW的规划是多长时间内的规划？ A：是大概是在2025年左右，2025年左右的话应该有20多GW。他并不光是纯漂浮，把打桩的也都算进去了。 Q：估计明年全国有多少装机量的落地？山东地区有多少？A：说不准。一些推进快的，初步方案已经过了。 Q：明年的量级大概是多少？ A：山东这一块，整体的规划很大，十几个GW，即使做20%，也有2GW。我感觉应该至少会做出来2GW（2022-2025年）。 【技术可行性探讨】 Q：发的电输回来用的是普通35千伏的海缆吗？ A：对，因为海上风电也是需要的，技术的话还是比较成熟的。 Q：台风会不会对海上光伏有影响？广东等地区适合发展吗？ A：目前海上光伏还是在尝试的阶段，有几个项目已经做好了先导性的实验，比如说他先做一小块，然后在海面上经历完整的海冰，台风等恶劣环境，也拿到了一些数据和经验。我个人感觉技术上面还是没有什么太大问题。 Q：未来的技术路线漂浮的比重会大概是多高？ A：在技术验证上面，或者说真正的项目开始后，没有什么问题的话，我个人感觉还是漂浮式再海洋上面更有一些优势。打桩式的主要的成本都在桩上。为了防止海冰的撞击和海浪的作用，可能桩都要达到600mm以上，长度可能要达到20多米甚至30米。打桩的这种形式成本很高，漂浮式技术迭代很快，在2016，2017年的时候，单瓦的造价可能要到1.3-1.4元左右，现在的话也就折半了。海洋漂浮电站成本还有下降空间，打桩式没有了。考虑使用寿