作者 | 袁斯來
編輯 | 蘇建勳
荒漠之外，光伏電站的觸角已經伸向湖海。
12 月 6 日，中國和泰國合作修建的水上漂浮光伏項目并網。這是泰國目前最大的水上漂浮光伏發電項目，面積達到 30 萬平方米，每年發電量能達到 9500 萬度。
在水源豐沛的泰國，水上光伏項目并不罕見。2021 年 10 月，中國和泰國在詩琳通大壩水電站修建的水上光伏項目投入商業運營，整個項目裝機量達到 58.5MW，每年可以減少 4.7 萬噸二氧化碳排放。
水上光伏項目有着自身的優勢，它可以利用現有的水庫、湖面、海面，不會占用農業用地。而且還能在水下養殖，增加收入。
國内這兩年已經有沿海省份注意到水面光伏項目。走得最激進的是山東，其表示要在環渤海和黃海沿岸建千萬 KW 的海上光伏基地，規劃的場址已經達到 57 個，總裝機量超過 4000 萬 KW。
江蘇、浙江、遼甯、廣東都有海上光伏項目，其中江蘇一個省就有 18 個。
作為光伏大國，中國西部雖然有大面積的集中式光伏，但本地難以消納如此龐大的電力，" 西電東送 " 成本高昂。在用電大省附近的水面直接安裝光伏闆發電，從運輸成本上當然更劃算。
不過，水上光伏技術難度高，氣候相比内陸更不穩定，一直以來都沒有形成規模。如果能突破技術瓶頸，水上光伏項目無疑能讓缺少土地資源的國家更多投入集中式光伏項目。對全球能源轉型來說，這些國家也是不可忽視的環節。
水上光伏項目究竟怎麼建？
目前，水上光伏分為兩種，一類是樁基固定式，一種是泰國詩琳通水庫那樣的漂浮式。
樁基式其實就是用打樁機将直徑 30-50 厘米的鋼筋混凝土管樁打入水底，類似地基，再在樁上安裝抗腐蝕的金屬光伏支架。打樁隻能在水深 5 米以内，沒有地質災害，水位變化小的區域，所以樁基固定式電站通常隻能安裝在灘塗、潮間帶。
樁基式水上光伏也是目前最主流的方式，中國目前的海上光伏主要都在近岸，比如浙江象山的海上光伏項目就位于象山縣的灘塗地帶，有 63 萬塊光伏闆，每年發電量高達 3.5 億 KW。
2018 年 4 月 19 日，拍攝的安徽省淮北市濉溪縣南坪鎮采煤塌陷區水域漂浮式光伏發電站。圖片來自視覺中國
樁基式的水上光伏形式上沒什麼新鮮，但建造相當不容易。象山縣就無可避免地會刮台風，最後額外修了一道消浪牆才擋住風浪的侵蝕。
相比于已經很成熟的樁基式水上光伏，這幾年更吸引眼球的是漂浮式光伏。光伏闆、逆變器安裝在浮管或者浮箱上，适用于水深大于 5 米、無台風的中遠海水域，俯瞰如同巨大的睡蓮葉。
如果要最大效率利用水面資源，必然要深入更遠的海域。但相比固定的樁基式水上光伏，漂浮式光伏面臨更複雜多變的環境。在渤海海灣，每年冰期就長達 3 個多月，流冰會四處飄蕩。在這種海域，很難做漂浮式光伏。所以，漂浮式的水上光伏很多還是在環境穩定的水庫修建。
深海的項目則還帶着實驗性質。2022 年 10 月，山東一座深遠海域的漂浮式光伏項目正式發電，這是全球第一個離岸 30 公裡、水深達 30 米的漂浮式海上光伏項目，極端情況下，浪高達到 10 米。
這座電站堆疊上了很先進的技術，為了更好地适應洋流，用了挪威浮式光伏技術公司 Ocean Sun 的彈性薄膜專利和錨固系統，還找協鑫定制了适宜海洋高腐蝕環境的組件。
這樣的投入當然成本高昂。所以，即便投入使用，這座電站也隻是示範，隻裝了 770 塊組件，發電量不過 500KW，隻有浙江固定式水上光伏項目的一點零頭。
山東漂浮式水上光伏項目。圖片來自 Ocean Sun
樁基式和漂浮式光伏都還沒能突破自己的局限，海上漂浮式光伏的材料成本都比常規光伏高 10-30%，這還沒算上海上作業的成本。隻有等到裝機量大幅度提升，才會有規模效應，壓下錨固系統和浮體的費用。比如當裝機量達到 500MW 時，每千瓦的成本就比 10MW 時降低一半。
但當電力運輸成本居高不下時，海上光伏必然會提上沿海省份日程。況且在世界範圍内，并非所有國家都如中國一樣有廣闊和日照充足的戈壁。
他山之石
相比中國，新加坡和日本這樣土地狹小的國家對水上光伏興趣更大。日本 2007 年就在愛知縣建起了全球第一座漂浮式水上光伏電站。
很長一段時間，漂浮式水上光伏隻在法國、西班牙等國有些零星分布，20 多個電站相加的容量隻有 10MW，主要還是用作實驗或者示範項目，沒有真正投入大規模使用。
直到新加坡柔佛漂浮式電站後，水上漂浮式光伏才算有些成功的大型案例。這座 5MW 漂浮式海上水上光伏電站 2021 年正式運行，有 1.3 萬塊太陽能闆和 40 個逆變器，成為當時最大的海上漂浮式光伏系統。它每年能發 602 萬度電，大概相當于 1250 個四房組屋一年的用電量。
新加坡漂浮式光伏電站。 圖片來自視覺中國
而日本則是世界上應用漂浮式水上光伏最多的國家，不過它們的電站多在水庫修建，千葉縣山倉大壩就有日本最大的漂浮式水上光伏電站，2018 年就投入使用，裝機量達到了 13MW。
海面浮動式光伏對新加坡、日本這樣資源緊缺的國家是很重要的技術。它們都有廣闊的海域，加上水面日照充足，看起來是反而比現有的集中式光伏更适合國情。
韓國更加野心勃勃。為山東項目供應技術的 Ocean Sun，又和韓國簽訂了協議，後者計劃在黃海沿岸的灘塗新萬金 ( Saemangeum ) 開發 2.1GW 的漂浮式水上光伏綜合體。
而在中國，漂浮式光伏電站帶着更多社會意義，而非實際性補充電力。比如安徽淮南市修建漂浮式光伏電站的初衷，是為了治理當地采煤後廢棄的塌陷區。
水上光伏項目在很多區域成為典範，但離大規模應用還很遠。怎麼在大型漂浮式電站固定浮體，怎麼解決潮濕、浪湧，如何穩定接入電網，這些規模化過程中必然撞上的硬核問題都沒有解決。
而推行時怎麼保護生态也是難題。水利部 2022 年 5 月還專門發文，表示光伏電站、風力發電等項目不得在河道、湖泊、水庫内建設。
随着陸地資源緊缺和碳中和逼近，光伏從陸地入海必然發生。不過，水上光伏要走過的路會比陸地光伏艱難很多。
