會議時間:2023年5月8日14:00-17:00
與會專家:自然資源部國家海洋技術中心海洋能發展中心崔琳、中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司新能源工程院惠星、海域海島環境科技研究院 (天津) 有限公司徐偉、山東電力工程咨詢院有限公司海洋工程事業部劇鵬鵬、正泰新能科技有限公司產品管理劉石勇、中國物資再生協會纖維復合材料分會張榮琪
會議內容:
一、崔琳《海上清潔能源發展現狀、展望及挑戰》
全球范圍海洋清潔能源發展迅猛,2021年全球海上風電新增裝機容量 211GW,至2021年底全球海上風電總裝機容量達 56 GW,海上風電將成為全球能源轉型重要動力。
2022年全球海上風電繼續保障強勁的新增動力,到2024年,全球陸上風電新增裝機將首次突破100GW;到2025年全球海上風電新增裝機也將再創新高,達到25GW,中國在全球風電領域裝機容量的制造貢獻度已達到60%。
海洋清潔能源資源儲量豐富、開發潛力巨大。波浪能,潮流能,溫差能等海洋可再生能源擁有巨大的開發潛力,商業化前景廣闊。
海上光伏是一種全新的海洋能源利用和資源開發方式,是光伏發電的未來發展方向。海上風電機組向著超大規模發展,國內大型機組研發技術突破,運維模式正朝著數字化,智能化和精準化的方向發展。海上風電的未來發展趨勢是規模化,深遠海,漂浮式;海上光伏的未來發展趨勢是空間型,漂浮式,功能化。全球海上風電發展迅猛,重要關鍵技術迅速突破,市場高速增長使規模化成為海上風電未來發展的主要趨勢。
海上風電已成為全球清潔能源和應對氣候變化的重要組成部分,對于節能減排、全球能源轉型和實現碳中和具有重要意義。近年來我國海上風電持續發展,增長速度和裝機規模都已世界領先,改善海上風電發展政策環境,簡化規劃審批程序,創造良好的市場環境,加強對電網等基礎設施的投入,是推動海上風電發展的必要支撐手段。
二、惠星《海上光伏項目開發及電站設計》
海上光伏開發特點:影響因素多、設計方案受環境影響大、工程地質條件復雜、工程建設條件復雜、項目安全要求高、防腐蝕要求高、經濟指標控制難。海上光伏工程設計需考慮的難點問題:太陽能資源、氣象水文條件、工程地質條件、景觀設計、立體化開發。
光伏電站投資成本基本構成(按照直流側50萬kWp項目為例):組件、匯流及變配電設備、固定式支架、樁基礎、集電線路、光伏區建安費用、土地/用海成本、其他費用 (含管理費、生產準備費及其他稅費)、升壓站 (均按陸上考慮)、海纜(3km)、陸上220kV送出 (18km)。陸上固定式投資成本為3.69,海上樁基固定式投資成本為6.16。
工程設計階段需開展的重要工作:先期開展海洋水文專題明確項目設計參數為針對性設計提供數據支撐;盡早開展地勘工作,為樁基設計提供依據;針對項目場址區開展針對性的極限風速專題研究(及數值風洞);創新施工工藝,創新技術裝備;電纜橋架與景觀廊道結合,光伏與養殖漁業結合。
三、徐偉《中國海域開發的特點、制度及光伏用海策略》
我國海洋灘涂面積約為2.16萬平方公里,其中海岸帶灘涂為2.00萬平方公里,海島灘涂為0.164萬平方公里。
目前國家層面尚未有專門針對海上光伏項目用海管理的專門文件;部分沿海省份如山東省、浙江省已出臺的用海管理政策,對海上光伏項目建設的用海范圍、建設要求及立體分層設權下的用海審批等要點進行規定,為其他沿海省份制定相關政策提供了借鑒。
光伏用海申請重點關注的事項:開展選址研究、明確海洋環境調查,電纜管道鋪設許等內容;控制申報流程;準確界定用海方式。
四、劇鵬鵬《固定式海上光伏設計方案研究》
海上光伏項目難點:工程量大——樁入泥深,且樁頂高導致樁長較長 (20m以上);配建海上升壓站,增加投資成本;海上送出成本高(海纜送出、征海等)。施工運維高——海上施工成本高;后期海上運維(清洗、更換、巡視等)難度大。
海上光伏設計方案簡介:
1. 樁基。鋼管樁性能遠高于混凝土管樁打樁作業、長期運行均不易出現微裂紋,抗疲勞性能好。
2. 抗浪設計。在滿足結構強度要求的前提下,大模塊設計使整個光場僅用6400根樁,波浪荷載更小。
3. 抗風設計。縱橫架形成空間鋼構,剛度強、結構穩,抗風性能到位。
4. 防腐設計。采用鍍鋅+犧牲陽極+涂層的防腐措施,保證結構體系全生命周期服役安全。
5. 抗冰設計。防撞樁樁間距大,流冰通過性好,強度滿足碰撞要求;抗固結冰上拔能力強;光場外圍布置抗冰、防撞樁,形成第二道防線。
6. 采用群樁大平臺+預制艙模塊化的設計方案。
7. 結合上部結構工程量、發電量等綜合考慮確定光伏組件最佳傾角;海上升壓站至每排光伏場區均有電纜橋架連接,光伏場區內全部采用陸纜。
8. 各模塊上均設有檢修步道,方便運維人員通行,運維便捷。
9. 箱變平臺設置靠船設施,箱變運維步道與光伏模塊步道相連,運維便捷。
五、劉石勇《海上光伏項目組件可靠性與選型探討》
海上光伏分為樁基式和漂浮式。樁基式適合水位較淺、無場地沉陷等地質災害,水位變化較小的場地,如灘涂、潮間帶等水深小于5m的水域灘涂環境。漂浮式適合深海區域,以浮體、錨固等取代地樁、支架,方案靈活度高。樁基式為目前海上項目主流方案。
海上光伏材料分析:
1. 玻璃。膜層結構及致密性對提升玻璃表面的腐蝕能力至關重要,雙層鍍膜玻璃可有效防止鹽霧腐蝕,外觀及透光率衰減均優于單層鍍膜玻璃。
2. 邊框。常規鋁合金邊框抗鹽霧能力差,膜厚應在AA20及以上。
3. 封裝材料。PERC及TOPCon雙玻組件及現有封裝材料基本滿足海上光伏要求。
4. 高密封接線盒。接線盒及連接器高密封設計,滿足防水性能要求;密封性能:連接器增加雙重密封圈;固線性能:長距離密封結構,有效提升抗線纜擺動密封失效風險,對線纜尺寸的兼容性提升;固線性能:增加隔離槽設計,有效提升絕緣性能;材料性能:連接器追加尼龍材料,具有較好的耐堿性有效避免應力開裂風險。
六、張榮琪《復合材料在海上光伏中的應用》
復合材料的優勢:輕質高強、比強度/比模量高;各項異;可設計性強(工藝、結構、功能等);成型工藝多;不可自然降解;可回收并資源化利用。
纖維增強復合材料包含了玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、植物纖維等增強熱固性和熱塑性樹脂基復合材料。據不完全統計,我國在冊的復合材料制造企業接近1萬余家。目前,我國復合材料產量已經穩居全球第一,2021年熱固性復合材料年產在816萬噸左右,保守估計累計產量超過9000萬噸;年產量超過全球50%。
玻纖增強聚氨酯復合材料邊框的優異性能:
1. 耐腐蝕、耐鹽霧。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框具有高耐腐蝕、高耐鹽霧的優越性能,是海洋及污水處理廠等耐腐蝕應用場景中光伏組件邊框的不二選擇。
2. 承載更高背壓。沿海組件設計需要承載更高背壓(約4000Pa)。傳統邊框需要增加厚度,增加成本。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框能充分發揮力學性能,較易滿足4000Pa的背壓要求。
3. 高屈服強度。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框的屈服強度990MPa,是鋁合金的5倍,保證在應力釋放后組件100%回彈,沒有殘余變形,在25年的生命周期內可大幅降低硅片的隱裂。
4. 防背玻爆裂。玻纖增強聚氨酯材料彈性模量略低于玻璃,在風載動態下邊框具有動載阻尼作用,可有效緩解背面玻璃爆裂的問題。
5. 優良的絕緣性能。傳統邊框材料是導體,每一塊組件都需接地,增加了BIPV施工的難度及成本。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框具有優良的絕緣性能,不需接地。
6. 多色彩選擇。傳統邊框顏色單一,要做其它顏色需增加費用。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框有多種顏色供用戶選擇,無需增加費用。
7. 防組件彎曲變形。玻纖增強聚氨酯材料邊框與玻璃近乎一樣的膨脹系數,有效保證組件從工廠端到寒冷地區時不會發生彎曲變形的現象發生。
8. 低碳排放。2025年后出口到歐洲的組件有碳排放指標的要求。GRPU邊框是低能耗產品,經初步計算,從最初級原料(石油及礦石》到制成組件邊框再到第一次回收利用作為一個生命周期,GRPU邊框的碳排放指標只有傳統邊框用材的12%,降低組件出口碳排放。
GRPU復合材料邊框應用場景:分布式發電;腐蝕性區域發電;組件出口;BIPV發電;漁光互補;沿海及水面發電。