大型漂浮光伏市场迅速增长！海上光伏崛起

随着漂浮光伏领域变得更加成熟，大型项目被建设在多种水体中，这带来了一系列的施工挑战。那么，使用什么样的最新技术才能推动这一领域快速增长?

直至最近，漂浮光伏(FPV)技术才在全球范围内出现;在过去五年中，FPV开始主要在亚洲地区蓬勃发展。考虑到加速可再生能源部署的必要性，欧洲地区一直在增加安装量，包括大型项目(GW规模)开发和主要处于研发阶段的海上FPV在内，FPV仍被视为一项尚未发挥全部潜力的新生技术。

在不到十年的时间里，这种技术一直在通过反复试验不断发展和改进。其中，锚固和系泊系统是其核心。然而，与大多数新技术一样，人们有必要制定标准，确保参与漂浮光伏的公司不会在不同的方向上徘徊。制定最佳实践的建议有助于加速项目的改进。

随着项目规模的扩大，锚固和系泊系统需要进行优化

大型漂浮光伏电站规模迅速增长

质量保证公司DNV的风能和漂浮光伏业务负责人Tore Hordvik表示，仅仅几年前，大多数漂浮光伏项目的规模都还较小，而现在我们看到的是，项目规模迅速增长，GW规模的项目预计在几年内就可以实现。

"供应商正变得越来越专业化，经济体、整条供应链、制造、安装，一切都变得更加高效，这推动了成本下行，项目规模也更容易扩大。"

DNV一直致力于实施FPV项目的推荐实践(DNV-RP-0584)。DNV于2021年提出的推荐实践为FPV电站的全生命周期提供了一套全面的要求、建议和指南。

Hordvik补充表示：“我们看到那些制造浮体，锚固和系泊系统的开发商，尤其是技术开发商，一直都在非常积极的根据推荐实践来验证他们的技术。

如果缺乏准则或标准，业主、投资方、保险公司或政府机构会难以确定一个项目的质量状况以及质量标准。此外，推荐实践有助于概述FPV应符合的标准，这会让浮体、锚固和系泊系统开发商努力使它们的技术符合DNV文件的要求。”

这项工作仍在进行当中，为此，DNV最近与20多个行业伙伴启动了两个业内联合项目，"这么做的目的是更进一步，实际定义设计标准，而不仅仅是推荐实践，"Hordvik表示，这使项目能够根据DNV的设计标准进行认证。

对于一项尚处于起步阶段的技术，错误和失败可能会继续出现，而当错误和失败发生时，它们是学习和改进项目施工和技术的重要工具。

"如果我们能够从过去的失败中吸取经验，改进程序和指导方针，那么我们就可以从这些事件中学到一些东西。我们现在和这个行业就是这样做的。”

Hordvik表示，在设计阶段需要考虑的一个重要步骤是项目完工后的运营和维护，工人如何能够在组件周围走动，同时确保在乘船到达漂浮平台时会有通道， "从设计开始的生命周期阶段，制造、安装和运行需要齐头并进。"

头部公司引领，FPV新技术方案多样化

阳光Sungrow FPV的区域总监Sophie Luo表示，随着漂浮光伏项目的系泊和锚固应用变得越来越多样化，解决方案也变得越来越复杂。

"在漂浮光伏发展初期[五年前]，我们使用的最普通的系泊或锚固绳是由钢链制成的。但是，由于应用场景的多样性，我们开始推荐使用含有部分聚酯弹性材料的系泊绳。根据不同项目的条件，它的适应性更加出色。”

德国开发商BayWa r.e.的漂浮光伏产品管理主管Michele Tagliapietra表示， BayWa r.e.通常会与同样受信赖的供应商合作，而不会把自己 "锁定"在某个特定项目的单一供应商或分包商上。

在漂浮光伏领域，BayWa r.e.与Zimmermann PV-Stahlbau公司展开合作以更好的优化技术、降低成本、提高稳定性，使系统适合更恶劣的环境。

Tagliapietra补充表示，公司对其最近项目的改进措施之一是使用可以承载更多组件的船只。我们从现在开始要为变电站安装一个新的漂浮体结构，我们希望项目取得新进展，这正是一个例子。

然而，随着项目越来越大，这种技术不一定需要与小型项目有多大区别，主要在于优化锚固和系泊。

Tagliapietra表示：“除了锚固设备的更高负载外，项目规模越大，你的性能优化和降本的空间就越大，更大的项目并不一定意味着更长的安装时间。”

BayWa r.e.建造的首批FPV项目之一位于荷兰的Weperpolder，耗时一个月建成，容量为2MW，公司目前最大的Sellingen漂浮光伏项目也位于荷兰，耗时两个月建成，装机容量为41.4MW。

"安装时间和成本之间不是一个线性关系。对于Sellingen项目来说，通过更大的安装平台、优化的装配流程和更多的人员参与，我们设法大大减少了安装时间，降低了安装成本，虽然这种减少并不是以一种成正比的方式发生。"他补充说，减少在现场花费的时间、调动成本，寻找适合项目安装的时间窗口和天气条件，这些做法都可以节省资金。

Hordvik称，对于较大的项目，需要考虑的一个方面是要谨慎对待锚固和系泊载荷，因为系统会更大，因而风区面积也更大。他的解决方案是为大型项目制作大量缆绳，而不是大型锚固和系泊系统。

"当涉及到大型结构时，锚固和系泊是关键。"

除了施工技术和开发商正在研究的技术之外，另一个研究领域是漂浮光伏项目对环境的影响。由于这项技术仍然是最新的，因而围绕FPV电站对水的长期影响的知识仍然匮乏，许多公司正在展开研究。

以葡萄牙电力公司EDP Produção为例，它甚至研究了在葡萄牙的一些最新项目中减少碳足迹的问题，例如其在Alqueva的5MW FPV电站。公司混合了用于浮体的塑料(通常由高密度聚乙烯HDPE制成)与软木。

EDP的创新总监Paulo Pinto表示：“在这个浮体的制造过程中，我们实现了30%的软木比例，公司正在考虑在未来项目中采用这种软木材料，实现减排。”

同时，BayWa r.e.致力于漂浮光伏电站的环境影响研究，公司在荷兰在运项目中开展研究活动以了解FPV安装后的水体反应。到目前为止，结果是相当积极的，没有发现对水质、水的成分、水温和水中物种产生负面影响。

许多开发商询问Sungrow FPV是否有可能混合他们的项目(无论是水电、风电还是储能)，主要是与水电项目混合。

Pinto表示，EDP建造的Alqueva漂浮光伏项目是混合项目，它与大坝中的水电站相连并包括了1MW/2MWh的电池储能。去年，在葡萄牙举行的以FPV为中心的最新太阳能招标中，虽然负报价创下记录，但展示了使用不同技术开发的混合可再生能源项目的潜力。

与Sungrow FPV合作的开发商普遍关注的另一个问题是漂浮平台的寿命及其可靠性，由于这是一项新兴技术，浮体要能够抵御长达25年的不同作业条件。

不幸的是，过去几年的技术改进并没有带来平准化度电成本(LCOE)的下降，这主要是由于结构和材料的原因。

Tagliapietra补充表示，对于BayWa r.e.来说，另一方面，更大的项目、技术改进和规模经济可以降低漂浮光伏项目的每kWp成本，但是最终，材料价格的上涨加上较高的通货膨胀率会对整体系统成本产生负面影响。

"这些因素基本上抵消了我们为优化成本和布局而采取的技术改进措施。"

多样化水体的影响

漂浮结构的系泊和锚固方式根据水体的不同而不同。根据Hordvik的说法，这是项目启动前的一个主要考虑因素，大多数漂浮装置都很灵活，可以在更多的水体中使用。需要为每个项目量身定制并优化锚固和系泊系统。波高和风速都是会影响锚固和系泊选择的因素。

根据Pinto的说法，在大坝里建设FPV的情况是不一样的，例如，水位波动会更剧烈。Hordvik表示：“风险更多是与你的项目的位置有关，而不是规模。”

Tagliapietra认为测深，也就是水深的测量，是对系泊系统的设计和施工影响最大的水体参数。"真正发生改变的是锚固的方式，怎样钩住系泊线。如果水底存在特定类型的粘土、沙子或岩石，就会改变需要使用的锚的类型。" Hordvik称，根据锚固类型的不同，系统安装方式会出现很大变化。

在开发锚固解决方案的同时，BayWa r.e. 还旨在为每个特定的水体找到解决方案。为了实现更高的效率，BayWa r.e.不仅着眼于技术层面，还关注新的安装技术。

Luo表示，水的酸度也需要考虑在内。以咸水为例，需要考虑未来25年的防腐情况对漂浮平台产生的影响。为了弥补这个问题，在酸性较高的水域，Sungrow FPV已将系泊绳索从钢链材料改为聚合物材料。

海上漂浮电站潜力与前景

至于FPV的下一步，据Hordvik称，海上漂浮光伏项目目前仍处于研发阶段，已有数个水上试点项目。这些项目都位于荷兰，由Oceans of Energy公司和Solar Duck公司开发。还有几个项目正处于详细设计阶段。

Hordvik补充表示，为了使海上漂浮光伏可行，目前正在进行计算机数值模拟测试与开发，用于确定如何加固结构，以及可以使用什么样的锚固和系泊解决方案。

"海上漂浮光伏电站吸引人们的地方在于，他们看到了海上风电共址项目的潜力，很多大公司都在真正关注这个问题。"

每个风力涡轮机之间需要有一定的距离，漂浮光伏可以加入这些空旷的空间，从而提升项目装机容量。像荷兰这样的国家已经开始要求记录海上风电项目建设所需区域的使用情况。

“这就是这种大型海上风电企业对漂浮光伏如此感兴趣的一部分原因。事实上，因为有这么大的面积，把漂浮光伏放在中间，你就可以显著提升风电站容量。”

据Hordvik称，项目共址的另一个好处是，共享基础设施和电力会有助于降低离岸FPV的成本。此外，目前海上FPV作为一个独立项目是非常昂贵的，因为必须要使它的结构比在有遮蔽的湖泊中的结构更坚固。

他表示："我们相信，与海上风电共址可以成为海上漂浮光伏的第一块商业垫脚石，一个独立的海上FPV需要补贴才能具备商业可行性。”

如果说到目前为止，亚洲一直是漂浮光伏装机容量乃至技术发展的主要驱动力量，那么欧洲正在通过海上FPV项目及其研发处于这一领域的领导地位。这与大多数大型海上风电开发商都位于欧洲分不开，这些开发商也一直是资助海上漂浮光伏研究的关键力量。

随着海上漂浮项目研究的推进和潜力的不断提升，越来越多的国家致力于增加可再生能源容量，为需要安装太阳能光伏的场地提供便利条件，因而漂浮光伏有望实现整体加速增长。

"这是一项智能技术，我们已经做了很多初步测试。现在，我们已经准备好扩大规模并加以改进，越来越多的人正在睁大眼睛，看到漂浮光伏的潜力。"

文章作者：Jonathan Jacobo