探訪(fǎng)我國首個(gè)樁基固定式海上光伏項目

山東煙臺招遠北部，萊州灣海域碧波蕩漾。

離海岸不遠的海面上，一片片深藍色的光伏板鱗次櫛比，在陽(yáng)光下閃爍著(zhù)耀眼光芒。

這里是中國廣核集團有限公司煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目場(chǎng)區。5月27日，該項目實(shí)現全容量并網(wǎng)發(fā)電。76萬(wàn)塊海上光伏組件組成的光伏陣列，將源源不斷的綠色電能通過(guò)16回35千伏集電線(xiàn)路接入220千伏陸上升壓站，進(jìn)而并入電網(wǎng)，再送往千家萬(wàn)戶(hù)。

這是我國首個(gè)全容量并網(wǎng)發(fā)電的樁基固定式海上光伏項目。該項目應用了我國自主研發(fā)的雙面雙玻海上光伏組件等一系列創(chuàng )新產(chǎn)品，并形成了可復制的海上光伏項目施工成套工藝體系，為海上光伏項目建設及運維提供了經(jīng)驗，對我國海上光伏規?；l(fā)展具有重要意義。

年發(fā)電量可滿(mǎn)足40萬(wàn)戶(hù)家庭需求，減排量相當于植樹(shù)造林1562公頃

從高空俯瞰，中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目就像一塊鑲嵌在蔚藍海面上巨大的深藍色寶石。

該項目總用海面積512.7公頃，相當于國家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”占地面積的25倍。項目與海岸之間，最近的距離為2公里，最遠為6.2公里。

記者了解到，該項目交流側額定容量為400兆瓦，預計年平均發(fā)電量6.94億千瓦時(shí)，可滿(mǎn)足約40萬(wàn)戶(hù)家庭一年的用電需求。

生態(tài)效益同樣顯著(zhù)。中國廣核新能源控股有限公司黨委書(shū)記、董事長(cháng)張志武說(shuō)，一年近7億千瓦時(shí)的發(fā)電量可等效減少標煤消耗約20.87萬(wàn)噸，減排二氧化碳約53.58萬(wàn)噸，相當于植樹(shù)造林1562公頃。

在海岸上遠眺中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目，深藍色的光伏組件連綿鋪展，直至海天相接處。乘船駛近,光伏板的“腿”進(jìn)入眼簾——4400多根鋼管樁深深扎根海底，發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵支撐作用。

“海上光伏是光伏產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)。從與海岸線(xiàn)之間的距離來(lái)說(shuō)，主要分為潮間帶、近海、深遠海等海上光伏電站;從結構形式上來(lái)說(shuō)，目前主要分為樁基固定式和漂浮式兩大類(lèi)。”中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目經(jīng)理付紅星向記者介紹，所謂樁基固定式，就是通過(guò)大型打樁設備將鋼管樁或預應力高強度混凝土管樁打入海底土層，形成支撐結構，再安裝光伏支架。與漂浮式相比，樁基固定式的主要特點(diǎn)在于無(wú)需錨鏈系統，抗臺風(fēng)、洋流沖擊能力更強，適合海況復雜區域，但對水深、地質(zhì)條件要求更高。

中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目采用的便是近海樁基固定式。國內同類(lèi)項目平均水深多為3至8米，而該項目場(chǎng)區水深8.5米至11米，是山東省首批競配的10個(gè)海上光伏項目中水深最深的。其全容量并網(wǎng)發(fā)電，成功驗證了樁基固定式海上光伏項目的可行性路徑。

據了解，山東省正堅持全域統籌、海陸并進(jìn)，加快推進(jìn)大型清潔能源基地建設，全力打造能源綠色低碳轉型示范區。作為山東省能源領(lǐng)域經(jīng)略海洋、向海圖強的又一實(shí)踐，中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目全容量并網(wǎng)發(fā)電，將有力推動(dòng)區域能源結構轉型升級。

對比陸上光伏，在海上發(fā)展光伏項目具有多項優(yōu)勢。付紅星解釋?zhuān)?ldquo;海域光照強度高，年等效利用小時(shí)數比陸上高5%至10%，而且不占用土地資源，適合土地資源緊張的沿海地區。光伏陣列還可為魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)等海洋生物提供庇護場(chǎng)所，具有良好的生態(tài)環(huán)境效益。”

我國海域遼闊，海岸線(xiàn)漫長(cháng)。據測算，我國可安裝海上光伏的海域面積約71萬(wàn)平方公里，單體海上光伏項目更具備規?；瘍?yōu)勢。發(fā)展海上光伏，前景廣闊。當前，在“雙碳”目標引領(lǐng)下，在國家政策扶持下，海上光伏已成為沿海省市能源轉型的重要賽道。

三大創(chuàng )新應用大顯身手，應對復雜海洋環(huán)境挑戰

在海上建設光伏項目，首先要直面復雜多變的海洋環(huán)境。

“海洋環(huán)境具有高鹽霧、高濕度、高風(fēng)載、高洋流沖擊等特性，在海洋惡劣環(huán)境下，常規組件和支架鋼結構的壽命周期將大幅縮短。”中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目副經(jīng)理回世翔說(shuō)，海上光伏項目對組件的材料防腐、結構特性、系統穩定性等要求較高。

對于中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目團隊來(lái)說(shuō)，在解決普遍性問(wèn)題之外，還有多個(gè)難關(guān)要闖。

“該項目水深較深，建設難度大。”回世翔解釋道，“在深水區打樁，易受洋流、潮汐影響，樁頂標高、樁體垂直度控制難度大。而且，深水區意味著(zhù)所需樁基也相對較長(cháng)、入泥更深，打樁設備的性能面臨更嚴峻考驗。”

“建設難度大”還體現在多個(gè)方面——

施工環(huán)境惡劣。該項目所處的萊州灣海域，年均6級以上大風(fēng)天數超100天。同時(shí)，受當地漁業(yè)養殖等因素影響，海上有效作業(yè)窗口期為陸上項目的40%。

施工工藝復雜。該項目采用的是“陸上拼裝+海上整體吊裝”模式，尺寸為69.3米*37.3米的單套光伏支架單元需要在陸地上完成拼裝后運輸至海上，再精準對接吊裝。

作業(yè)流水化要求高。從陸上拼裝到海上吊裝，有十幾道工序需要無(wú)縫銜接、流水化作業(yè)，任何延誤都會(huì )導致整體工期延后。

此外，光伏支架配套材料產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，也會(huì )影響支架拼裝進(jìn)度。

中廣核堅持創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展，聯(lián)合高校、科研機構等，推進(jìn)設計創(chuàng )新、材料創(chuàng )新、工藝創(chuàng )新、裝備創(chuàng )新，攻克海上光伏建設難題。中國廣核新能源控股有限公司黨委副書(shū)記、總經(jīng)理李光明介紹，項目團隊在光伏組件研發(fā)應用、支架單元技術(shù)設計以及海上打樁等方面，打造了三大創(chuàng )新應用。

針對項目所在海域環(huán)境特性，中廣核聯(lián)合有關(guān)企業(yè)研發(fā)了國內首批適應海洋環(huán)境的單晶硅異質(zhì)結N型雙面雙玻組件。通過(guò)該型組件的研發(fā)和應用，中廣核取得了7項專(zhuān)利，對海上光伏組件技術(shù)進(jìn)步起到了推動(dòng)作用。

在支架單元技術(shù)設計方面，項目團隊采用了行業(yè)首創(chuàng )的“大跨度螺栓球鋼網(wǎng)架+螺旋變徑鋼管樁”技術(shù)方案。項目共有121個(gè)發(fā)電單元，每個(gè)發(fā)電單元則由6至8套光伏支架單元組成。這一技術(shù)方案的應用，打造了光伏支撐“超級支架”。

據付紅星介紹，單套光伏支架單元可承重約120噸，可承載裝機容量590千瓦，其面積相當于6個(gè)標準籃球場(chǎng)大小。無(wú)論是承載裝機容量還是支架尺寸，均為國內光伏行業(yè)之最。項目團隊通過(guò)開(kāi)展數值風(fēng)洞模擬、測壓風(fēng)洞試驗等設計安全性復核，保證了支架單元穩定安全。此外，光伏支架在海上光伏行業(yè)首次應用了聚脲等防腐材料，采用三層防腐體系提高防腐性能。

在施工工藝方面，項目團隊研究形成了“多管樁高精度同步定位”等深水區樁基施工工藝，提高了施工效率和安全性。另外，項目團隊還研發(fā)建造了全國首臺(套)海上光伏智能高效打樁裝備——“電建海裝001號”新型打樁船。對比傳統海上打樁船，該船沉樁效率提升了5倍，施工成本降低50%以上。

構建成套工藝體系，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展

海上施工難，那就把它搬到陸上來(lái)。中廣核新能源山東公司董事長(cháng)姜通海說(shuō)：“能在陸上完成的工序，絕不放在海上，最大限度地將海上施工轉為陸上施工。”

據介紹，項目團隊創(chuàng )新提出支架單元陸上流水拼裝、碼頭15度傾角翻轉落駁、海上整體運輸安裝等關(guān)鍵技術(shù)方案，研發(fā)制造了大跨度支架單元空中翻轉裝置、同頻滑移電動(dòng)平車(chē)、自升式樁頂作業(yè)平臺等具有自主知識產(chǎn)權的核心施工裝備。這些為支架單元高效、穩定、安全安裝提供了全方位保障。

“中廣核在該項目建設中形成了海上光伏項目施工的成套工藝體系，在技術(shù)標準輸出、施工模式創(chuàng )新、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機制等方面，為全國同類(lèi)型海上光伏項目積累了系統性的實(shí)踐經(jīng)驗。”回世翔介紹，其中，該項目形成的5項企業(yè)標準已納入行業(yè)標準制定計劃，中廣核正在牽頭組織起草1項海上光伏方面的國家標準。該項目所采用的深水區樁基施工工藝、大跨度支架設計方案、“陸上拼裝+海上整體吊裝”模式，可將海上作業(yè)量減少60%、工期縮短30%，目前這一施工模式已在多個(gè)項目中復制應用。

該項目還承擔多項重點(diǎn)科技創(chuàng )新研發(fā)，眼下已取得專(zhuān)利70余項，其中發(fā)明專(zhuān)利30余項，已發(fā)表SCI論文4篇。這些成果的交流共享、推廣應用，將有力帶動(dòng)材料制造、裝備制造、施工服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展，為海上光伏產(chǎn)業(yè)注入更多推動(dòng)力。

項目要正常穩定運行，離不開(kāi)一批配套設施。中廣核煙臺招遠400兆瓦海上光伏項目海工管理高級經(jīng)理楊磊介紹，該項目配套建有一座陸上升壓站、一座海上光伏智能建造中心、一套環(huán)境監測系統、一套安全監測系統。其中環(huán)境監測系統部署了水質(zhì)監測、鳥(niǎo)類(lèi)監測設施。該項目從設計之初即融入全生命周期綠色理念，體現在該系統上，便是可實(shí)時(shí)監控項目對海洋生態(tài)的影響。

既綠色，又智能。項目團隊打造了智能運維檢修平臺，結合運維船及運維機器人，實(shí)現海上光伏的智能化運維。楊磊介紹，項目日常運維采用“空—海—底”立體巡檢模式?？罩?，無(wú)人機每周全覆蓋巡檢，運用人工智能識別組件隱裂、積鹽等缺陷，準確率可達95%;海面，運維船定期巡檢支架外觀(guān)、海纜路由;海底，水下機器人定期檢測樁基腐蝕情況，結合超聲波測厚技術(shù)，提前預警結構風(fēng)險。

付紅星認為，不遠的未來(lái)，樁基固定式、漂浮式、半潛式等多種技術(shù)路線(xiàn)并行，“光伏+漁業(yè)”“光伏+制氫”等多種模式互相融合，更綠色更智能將成為海上光伏發(fā)展趨勢。而海上光伏的規?；_(kāi)發(fā)，有利于相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速集聚，進(jìn)一步推動(dòng)海洋能資源規?；?，推動(dòng)海洋經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。

向海而行，逐日追光;向海而興，向海圖強。