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《海上光伏项目前期开发和实践分析研讨会》会议纪要

高亮 2023-05-10 11:12 · 头闻号光伏会议

会议时间:2023年5月8日14:00-17:00

与会专家:自然资源部国家海洋技术中心海洋能发展中心崔琳、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司新能源工程院惠星、海域海岛环境科技研究院 (天津) 有限公司徐伟、山东电力工程咨询院有限公司海洋工程事业部剧鹏鹏、正泰新能科技有限公司产品管理刘石勇、中国物资再生协会纤维复合材料分会张荣琪

会议内容:

一、崔琳《海上清洁能源发展现状、展望及挑战》

全球范围海洋清洁能源发展迅猛,2021年全球海上风电新增装机容量 211GW,至2021年底全球海上风电总装机容量达 56 GW,海上风电将成为全球能源转型重要动力。

2022年全球海上风电继续保障强劲的新增动力,到2024年,全球陆上风电新增装机将首次突破100GW;到2025年全球海上风电新增装机也将再创新高,达到25GW,中国在全球风电领域装机容量的制造贡献度已达到60%。

海洋清洁能源资源储量丰富、开发潜力巨大。波浪能,潮流能,温差能等海洋可再生能源拥有巨大的开发潜力,商业化前景广阔。

海上光伏是一种全新的海洋能源利用和资源开发方式,是光伏发电的未来发展方向。海上风电机组向着超大规模发展,国内大型机组研发技术突破,运维模式正朝着数字化,智能化和精准化的方向发展。海上风电的未来发展趋势是规模化,深远海,漂浮式;海上光伏的未来发展趋势是空间型,漂浮式,功能化。全球海上风电发展迅猛,重要关键技术迅速突破,市场高速增长使规模化成为海上风电未来发展的主要趋势。

海上风电已成为全球清洁能源和应对气候变化的重要组成部分,对于节能减排、全球能源转型和实现碳中和具有重要意义。近年来我国海上风电持续发展,增长速度和装机规模都已世界领先,改善海上风电发展政策环境,简化规划审批程序,创造良好的市场环境,加强对电网等基础设施的投入,是推动海上风电发展的必要支撑手段。

二、惠星《海上光伏项目开发及电站设计》

海上光伏开发特点:影响因素多、设计方案受环境影响大、工程地质条件复杂、工程建设条件复杂、项目安全要求高、防腐蚀要求高、经济指标控制难。海上光伏工程设计需考虑的难点问题:太阳能资源、气象水文条件、工程地质条件、景观设计、立体化开发。

光伏电站投资成本基本构成(按照直流侧50万kWp项目为例):组件、汇流及变配电设备、固定式支架、桩基础、集电线路、光伏区建安费用、土地/用海成本、其他费用 (含管理费、生产准备费及其他税费)、升压站 (均按陆上考虑)、海缆(3km)、陆上220kV送出 (18km)。陆上固定式投资成本为3.69,海上桩基固定式投资成本为6.16。

工程设计阶段需开展的重要工作:先期开展海洋水文专题明确项目设计参数为针对性设计提供数据支撑;尽早开展地勘工作,为桩基设计提供依据;针对项目场址区开展针对性的极限风速专题研究(及数值风洞);创新施工工艺,创新技术装备;电缆桥架与景观廊道结合,光伏与养殖渔业结合。

三、徐伟《中国海域开发的特点、制度及光伏用海策略》

 我国海洋滩涂面积约为2.16万平方公里,其中海岸带滩涂为2.00万平方公里,海岛滩涂为0.164万平方公里。

目前国家层面尚未有专门针对海上光伏项目用海管理的专门文件;部分沿海省份如山东省、浙江省已出台的用海管理政策,对海上光伏项目建设的用海范围、建设要求及立体分层设权下的用海审批等要点进行规定,为其他沿海省份制定相关政策提供了借鉴。

光伏用海申请重点关注的事项:开展选址研究、明确海洋环境调查,电缆管道铺设许等内容;控制申报流程;准确界定用海方式。

四、剧鹏鹏《固定式海上光伏设计方案研究》

海上光伏项目难点:工程量大——桩入泥深,且桩顶高导致桩长较长 (20m以上);配建海上升压站,增加投资成本;海上送出成本高(海缆送出、征海等)。施工运维高——海上施工成本高;后期海上运维(清洗、更换、巡视等)难度大。

海上光伏设计方案简介:

1. 桩基。钢管桩性能远高于混凝土管桩打桩作业、长期运行均不易出现微裂纹,抗疲劳性能好。

2. 抗浪设计。在满足结构强度要求的前提下,大模块设计使整个光场仅用6400根桩,波浪荷载更小。

3. 抗风设计。纵横架形成空间钢构,刚度强、结构稳,抗风性能到位。

4. 防腐设计。采用镀锌+牺牲阳极+涂层的防腐措施,保证结构体系全生命周期服役安全。

5. 抗冰设计。防撞桩桩间距大,流冰通过性好,强度满足碰撞要求;抗固结冰上拔能力强;光场外围布置抗冰、防撞桩,形成第二道防线。

6. 采用群桩大平台+预制舱模块化的设计方案。

7. 结合上部结构工程量、发电量等综合考虑确定光伏组件最佳倾角;海上升压站至每排光伏场区均有电缆桥架连接,光伏场区内全部采用陆缆。

8. 各模块上均设有检修步道,方便运维人员通行,运维便捷。

9. 箱变平台设置靠船设施,箱变运维步道与光伏模块步道相连,运维便捷。

 五、刘石勇《海上光伏项目组件可靠性与选型探讨》

 海上光伏分为桩基式和漂浮式。桩基式适合水位较浅、无场地沉陷等地质灾害,水位变化较小的场地,如滩涂、潮间带等水深小于5m的水域滩涂环境。漂浮式适合深海区域,以浮体、锚固等取代地桩、支架,方案灵活度高。桩基式为目前海上项目主流方案。

海上光伏材料分析:

1. 玻璃。膜层结构及致密性对提升玻璃表面的腐蚀能力至关重要,双层镀膜玻璃可有效防止盐雾腐蚀,外观及透光率衰减均优于单层镀膜玻璃。

2. 边框。常规铝合金边框抗盐雾能力差,膜厚应在AA20及以上。

3. 封装材料。PERC及TOPCon双玻组件及现有封装材料基本满足海上光伏要求。

4. 高密封接线盒。接线盒及连接器高密封设计,满足防水性能要求;密封性能:连接器增加双重密封圈;固线性能:长距离密封结构,有效提升抗线缆摆动密封失效风险,对线缆尺寸的兼容性提升;固线性能:增加隔离槽设计,有效提升绝缘性能;材料性能:连接器追加尼龙材料,具有较好的耐碱性有效避免应力开裂风险。

 六、张荣琪《复合材料在海上光伏中的应用》

 复合材料的优势:轻质高强、比强度/比模量高;各项异;可设计性强(工艺、结构、功能等);成型工艺多;不可自然降解;可回收并资源化利用。

纤维增强复合材料包含了玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、植物纤维等增强热固性和热塑性树脂基复合材料。据不完全统计,我国在册的复合材料制造企业接近1万余家。目前,我国复合材料产量已经稳居全球第一,2021年热固性复合材料年产在816万吨左右,保守估计累计产量超过9000万吨;年产量超过全球50%。

玻纤增强聚氨酯复合材料边框的优异性能:

1. 耐腐蚀、耐盐雾。玻纤增强聚氨酯复合材料边框具有高耐腐蚀、高耐盐雾的优越性能,是海洋及污水处理厂等耐腐蚀应用场景中光伏组件边框的不二选择。

2. 承载更高背压。沿海组件设计需要承载更高背压(约4000Pa)。传统边框需要增加厚度,增加成本。玻纤增强聚氨酯复合材料边框能充分发挥力学性能,较易满足4000Pa的背压要求。

3. 高屈服强度。玻纤增强聚氨酯复合材料边框的屈服强度990MPa,是铝合金的5倍,保证在应力释放后组件100%回弹,没有残余变形,在25年的生命周期内可大幅降低硅片的隐裂。

4. 防背玻爆裂。玻纤增强聚氨酯材料弹性模量略低于玻璃,在风载动态下边框具有动载阻尼作用,可有效缓解背面玻璃爆裂的问题。

5. 优良的绝缘性能。传统边框材料是导体,每一块组件都需接地,增加了BIPV施工的难度及成本。玻纤增强聚氨酯复合材料边框具有优良的绝缘性能,不需接地。

6. 多色彩选择。传统边框颜色单一,要做其它颜色需增加费用。玻纤增强聚氨酯复合材料边框有多种颜色供用户选择,无需增加费用。

7. 防组件弯曲变形。玻纤增强聚氨酯材料边框与玻璃近乎一样的膨胀系数,有效保证组件从工厂端到寒冷地区时不会发生弯曲变形的现象发生。

8. 低碳排放。2025年后出口到欧洲的组件有碳排放指标的要求。GRPU边框是低能耗产品,经初步计算,从最初级原料(石油及矿石》到制成组件边框再到第一次回收利用作为一个生命周期,GRPU边框的碳排放指标只有传统边框用材的12%,降低组件出口碳排放。

 GRPU复合材料边框应用场景:分布式发电;腐蚀性区域发电;组件出口;BIPV发电;渔光互补;沿海及水面发电。


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