《国外海上漂浮式光伏实践》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2023-12-14
  • 在世界各地,越来越多的能源公司和政府部门开始研究和实践海上光伏技术。相比陆上光伏,海上光伏具有更高的发电效率和更少的土地需求,同时还可以有效避免土地使用和环境污染等问题。其中,海上漂浮式光伏更是在技术和经济效益方面得到了广泛关注。国外海上漂浮式光伏实践

    挪威

    挪威公司Ocean Sun是一家漂浮式光伏系统技术开发商。该公司拥有自主研发的技术,并以安装在水弹性膜上的光伏板为基础,这种技术可以最大限度地减少对材料的使用,支持光伏电池的直接冷却,有助于提升生产效率。目前,Ocean Sun已经在挪威、阿尔巴尼亚、菲律宾、新加坡和中国等不同环境条件下的不同地点安装了相关项目。

    2018年9月,Ocean Sun在位于挪威西海岸的裸露近岸位置建造了规模为100kWp的海上漂浮式光伏项目KYRHOLMEN,为养鱼场运营商 Lerøy Seafood 提供的浮动光伏演示系统,取代柴油发电机。与一般的浮动式太阳能或固定型水面太阳能相比,Ocean Sun 太阳能系统的模组与水面只有薄薄一层塑胶膜相隔,降温效果比前两者系统要佳,发电量与性能也能同时水涨船高。Ocean Sun 表示,塑胶膜有优异的水弹性(hydro-elastic),这代表太阳能模组能随着波浪上下起伏,大幅降低风阻,且性能测试也指出,此系统可抗每小时275 公里狂风,基本上可抵御超强台风了。这种装置工法的好处在于,塑胶膜耐重、人们可在上面踩来踩去,方便安装人员装置模组与拉设缆线。KYRHOLMEN项目使用的是直径50m的圆形水面系统。

    荷兰

    荷兰是欧洲最为拥挤的国家之一,土地资源极其有限,无法在陆地上建立规模较大的光伏电站。同时,荷兰拥有广阔的海域,开展海上漂浮式光伏可以有效解决土地资源有限的问题。因此,漂浮式海上光伏成为荷兰开发清洁能源的一个新方向。
    荷兰已经规划在2030年之前至少开发21GW海上风电,同时也在研究综合开发海上风电,漂浮式光伏、潮汐和波浪能并实现24小时有稳定可再生海上能源供应的局面。此外,荷兰多家新能源企业正在开展海上漂浮光伏的建设。其中有三家公司在漂浮式光伏技术和解决方案上取得了很好的进展。

    01 SolarDuck
    SolarDuck是一家荷兰的初创公司,多年致力于用先进的技术开发海上太阳能。Solar duck公司海试项目针对设备不能长期经受海浪冲击、或者容易被风打翻的可能性,SolarDuck开发出一种三角形的光伏设备。

    浮动平台是四个小等边三角形组成一个16 x 16 x 16米的大等边三角形结构。三角形之间灵活连接,可以随着波浪运动,大大减少被风浪损害的可能。因为光伏板灵活移动的特性,来自不同方向的海水无法在光伏板上聚集。

    SolarDuck还把光伏装置提升到高于海面三米的位置,再搭配上海洋级铝,整个系统寿命长达30年,并且可以承受5米浪高、抵抗30米每秒的飓风。这种设计主要是为了保持电气设备的干燥、清洁和稳定,同时实现安全操作及最少维护。

    02 TNO荷兰应用科学研究组织(TNO)与Bluewater Energy Services, Genap, Marin, Endures 和 Avans Hogeschool合作开展了示范项目。示范的主要目的是检测轻质柔性漂浮板和柔性光伏板的组合。
    此组合的第一次测试是在Marin的实验水池里进行的,灵活的薄膜光伏板和灵活坚固的漂浮板等比模型成功实现了整套设施可随着波浪波动;污渍试验是由Endures在Den Helder的港口做的小型示范,并得到了持续监督漂浮板和光伏板被污染程度的数据;

    Bluewater提供系泊设备,而更为经济的漂浮板由Genap提供,现场测试在Maasvlakte附近的Oostvoornse Meer湖面进行,并有Avans负责制定项目的维护保养与回收政策。

    03 Ocean of energyOceans of energy公司海试项目于2019年12月在北海部署了世界上第一个海上光伏系统。该公司努力确保海上光伏系统可以在猛烈的风暴中安然无恙。在部署之后的一年,该系统经受住了许多大风暴的考验,海浪高达10-13米,风力达到12蒲福风级(超过100公里/小时)。Oceans of Energy计划把这个50 kW的海上光伏场的产能扩大到1MW,未来还将扩大到10MW。如果系统产能扩大到100MW,就可以为30000个家庭供电。其创始人表示对于发展GW级海上光伏项目非常有信心。

    德国

    海上浮动式光伏在德国也是一种趋势,德国SINN Power公司港口示范项目是一项利用波浪能和太阳能发电的可再生能源项目,旨在为港口提供清洁能源供应,同时减少碳排放和环境污染。该项目主要使用浮动式海洋太阳能板和振动发电装置将波浪能和太阳能转化为电能,并通过电缆将电能输送到港口设施。

    该项目设施的尺寸为6x12米,配备可调节的浮力用于不同的负载情况。锚定规格取决于项目的大小和水体。结构围栏由海运铝制成,每个浮体由一个聚乙烯板、一个连接枢纽和一个皮带组成。据称,支撑浮标能够实现平台的矫正运动,并减少整个结构内的张力。

    这项示范项目是SINN Power公司的一个创新尝试,旨在将可再生能源应用于海上领域。通过该项目,SINN Power公司可以测试和改进其技术,以便将其应用于更广泛的应用。此外,该项目还有助于为其他港口提供可再生能源解决方案,并加速清洁能源转型进程。

    尽管目前该项目仍处于示范阶段,但随着技术的不断创新和成本的降低,以及对可再生能源的需求不断增加,预计这类项目将会得到更广泛的应用和推广。

    新加坡

    01 Keppel Infrastructure2022年,新加坡吉宝基础设施投资公司(Keppel Infrastructure)在新加坡裕廊岛(Jurong Island)附近海域建造了一座规模为1.2MW的首个薄膜式近岸浮动太阳能光伏 (PV) 系统。
    系统将由挪威Ocean Sun公司提供,漂浮系统的表层是一层厚度仅为1毫米的薄膜,一层薄膜可以承载约600KW的光伏组件的发电能力。

    该系统可以抵御更强的海浪,以及能够在恶劣的海况下利用太阳能。JTC 和新加坡企业发展局表示该项目将有助于新加坡在本世纪中叶或前后实现净零排放的目标,近岸浮动太阳能光伏为开发更多元化的可再生能源提供了机会,从而增强了能源安全,并支持新加坡向更绿色的能源组合过渡。

    该项目预计将于 2023 年第四季度完工,它将作为未来在新加坡和海外近岸水体中扩展和复制的参考。

    02 Sunseap2022年,由新加坡太阳能公司Sunseap在柔佛海峡建造的海上浮动式光伏项目建成竣工,这是全球规模最大的海上浮动式光伏系统之一,由于遇到新冠疫情带来的诸多人员和活动限制,项目耗时近一年才完成。这座5MW的浮体光伏项目位于新加坡北部地区伍德兰兹(Woodlands)海岸附近,设有超过3万个浮动模块,用来支撑1万3312个太阳能板和40个逆变器。

    这个系统预计每年可以生产约602万千瓦时的电力,约等于1380个四房式组屋一年的用电量,而且能减少4258吨的碳排放。系统备有电板、控制系统和22千伏变压器,可以把太阳能直流电转换为低压交流电后导入新加坡电网中。

    该浮动光伏系统采用了稳健的恒张力系泊系统,能够承受变化的天气条件,保持平台和船上所有运行设备的稳定。值得一提的是,Sunseap选择了华为的智能组串式逆变器—SUN2000-90KTL-H2,使这座海上漂浮光伏电站的运行更高效、更安全、更可靠。奥地利
    奥地利Swimsol公司由Martin Putschek于2012年创立。Swimsol海试项目利用太阳能发电的海上光伏项目,皆在为离岸风电场等海上设施提供可再生能源支持。

    该项目主要使用光伏电池板将太阳光转化为电能,并通过电缆将电能输送到离岸设施。该项目不仅具有环保性和节能性,而且还可以提高离岸设施的电力可靠性和稳定性。

    Swimsol公司的海试光伏项目是一个有前途的技术方向,但目前仍处于实验和试验阶段。随着技术的进步和海上设施的需求增加,预计这类项目将会逐渐得到更广泛的应用和推广。法国法国初创公司SolarinBlue今年在地中海部署了两个海上浮式光伏装置,该装置为Sun"Sète项目的一部分,Sun"Sète项目将包括总计25个浮式装置,装机容量为300kW,预计年发电量将达到400MWh。该项目是法国的第一个漂浮式光伏项目。漂浮物是内部特别设计的,以抵御大风大浪。这些模块长宽均为12米,宽9米,高5米,可容纳20块太阳能电池板,总功率约为10千瓦,电池板的安装高度为3.5米。

    截止到2023年3月,Sun"Sète项目第一阶段安装两个浮式光伏单元目标已完成,SolarinBlue预计将在2023年底启动所有的光伏单元,为周边提供用电。

    印度

    印度Tata Power的全资子公司Tata Power Solar Systems开发的浮式光伏项目正式投运。该项目是印度目前规模最大的漂浮式光伏发电项目,位于印度卡耶姆库拉姆(Kayamkulam),整个项目安装在350英亩的近海开放海域上,装机容量为101.6MW。

    项目涉及浮筒和光伏组件模块的整个阵列必须在15米深的与海相连的国家水道上拖曳3公里,使光伏组件暴露在强风和汹涌的潮汐中,波浪波高达3.5米。

    项目配备一个容量为5MW的浮式逆变器平台,使用了134个铸造桩基础锚定在水底,这些基础钻孔深达20米,以支持中央检测、控制站和33/220千伏开关站。

  • 原文来源:https://newenergy.in-en.com/html/newenergy-2429126.shtml
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    • 过去几年,全球湖泊和大坝建设漂浮光伏项目取得了一定程度的成功,在此基础上,海上项目对开发商来说成为一个新兴的机会,当与风电站共址时,这种机遇就可能会出现。 探讨了这一行业是如何从试点项目转向商业可行的大规模项目,详细介绍了未来的机遇与挑战。在全球范围内,太阳能行业继续受到欢迎,这种可变的可再生能源能够被部署在一系列不同的地区。 太阳能利用的最新、也可能是最重要的方法之一现在已经走到了行业的最前沿。近海和近岸水域的漂浮光伏项目,也被称为漂浮光伏,或会成为一项革命性的技术,在目前由于地理限制而难以开发的地区,成功为当地生产绿色能源。 漂浮光伏组件的工作方式与陆地系统基本相同,逆变器和阵列被固定在一个漂浮平台上,汇流箱在发电后收集直流电,然后由太阳能逆变器转换为交流电。 漂浮光伏可以部署在海洋、湖泊和河流中,在这些区域建立电网可能很困难。加勒比海、印度尼西亚和马尔代夫等地区可以从这项技术中受益匪浅。试点项目已在欧洲部署,在那里,作为脱碳武器库的一种补充可再生武器,这一技术在继续获得进一步的推动力。 奥地利电力公司EVN和BayWa.r.e去年公布了它们当时所谓的欧洲“最大”漂浮光伏装置,该装置将在奥地利的Grafenwörth开发。 与此同时,挪威和比利时都通过试点项目看到了这一技术的大量涌入,数个欧洲测试平台因而都能够对这一技术进行实验、测试其可行性。其他试点项目也正在全球范围内展开,这一技术越来越有可能扩展成为成熟的项目。但是,与这一技术相关的机遇是什么? 由于共享输出电缆和变电站,与海上风电共址可以降低资本支出成本 海上漂浮光伏如何在全球掀起风暴 海上漂浮光伏的众多好处之一是,这一技术可以与现有技术共存,提高可再生能源电站的能源产量。 水电站可以与海上漂浮光伏相结合,提高项目的产能。世界银行《太阳与水相遇的地方:漂浮光伏市场报告》指出,太阳能容量可用于提高项目发电量,还可以通过允许水电站以 "调峰"模式、而非 "基荷"模式运行,帮助管理低水位时期。 报告还详细介绍了使用海上漂浮光伏的其他积极影响,包括水体冷却效果提升能源产量的潜力,减少乃至消除周围环境对组件的遮挡,无需准备大型场地,易于安装和部署等。 水电并不是唯一一种可以通过海上漂浮光伏的到来而得到支持的现有可再生发电技术。海上风电可以与海上漂浮光伏结合起来,使这些大型结构的收益实现最大化。 这种潜力使人们对北海的许多风电站产生了极浓厚的兴趣,这些都为海上漂浮光伏电站的发展提供了完美的先决条件。 公司首席执行官兼创始人Allard van Hoeken表示,"我们相信,如果你把海上漂浮光伏和海上风电结合起来,项目开发的速度就会快得多,因为基础设施已经存在。这有助于技术的发展。" 还提到,如果将太阳能与现有海上风电站结合起来,仅在北海就可以产生大量的能源。 "如果你把海上光伏和海上风能结合起来,那么只需北海海域的5%就可以轻松提供荷兰每年所需能源的50%。” 这种潜力展示了这项技术对整个太阳能产业和向低碳能源系统过渡的国家的重要性。 使用海上漂浮光伏的最大好处之一是可用空间。海洋提供了可使用这一技术的广阔区域,而在陆地上,有许多应用都在争夺空间。漂浮光伏也可以减轻对在农业用地上建设太阳能电站的担忧。在英国,对这一领域的担忧越来越多。 RWE海上风电公司漂浮风电开发主管Chris Willow也持相同观点,他认为,这一技术的潜力巨大。 "海上光伏有可能成为陆上和湖上技术一个令人兴奋的进展,并为GW规模太阳能发电打开一扇新的大门。通过规避土地稀缺问题,这一技术打开了新的市场。" 正如Willock所说,通过提供一种在海上生产能源的方式,海上光伏消除了与土地稀缺有关的问题。正如致力于离岸开发的挪威工程公司Moss Maritime高级海军建筑师Ingrid Lome所提到的那样,这一技术可以在新加坡这样的小型城市国家得到应用。 "对于任何一个陆地能源生产空间有限的国家,海上漂浮光伏的潜力都非常巨大。新加坡就是一个典型例子。一个重要的好处是能够在水产养殖、石油和天然气生产基地或其他需要能源的设施旁发电。” 这一点至关重要。这一技术可以为没有并入更广泛电网的地区或设施创建微电网,凸显了这一技术在拥有大量岛屿的国家的潜力,这些国家很难建立国家电网。 尤其值得一提的是,东南亚可以通过这项技术获得巨大的推动力,特别是印度尼西亚。东南亚有大量的岛屿和不太适合开发太阳能的土地。这一地区拥有的是大量的水域网络和海洋。 这项技术可以对国家电网之外的地区的脱碳产生影响。漂浮光伏开发商Solar-Duck的首席商务官Francisco Vozza重点指出了这一市场机遇。 "在欧洲的希腊、意大利和荷兰等地,我们已经开始看到商业和商业前期项目。但在其他地方,比如日本、百慕大、韩国和东南亚各地,也有机会。在那里有很多市场,我们看到的当前的应用在那里都已经实现了商业化。” 显然,这项技术可用于从根本上扩大北海和其他海洋的可再生能源发电能力,以前所未有的速度加快能源转型。然而,如要实现这一目标,就必须克服一些挑战和障碍。 海上漂浮光伏可以通过避免土地稀缺问题来释放新的市场 挑战之海 海上漂浮光伏的利用伴随着一系列的挑战。这些项目不仅开发成本很高,而且对于这项技术以及它如何影响生态系统,特别是水下生态系统,仍存在许多未知数。 荷兰独立研究机构TNO的太阳能市场和项目负责人Wiep Folkerts表示,"最大的挑战是开发海上漂浮光伏解决方案(包括锚定、系泊、漂浮结构、光伏组件和电气元件、电缆),这些解决方案要足够坚固,能够承受恶劣的海上环境(盐、湿气、风、浪),同时保持较低且有竞争力的LCOE(平准化度电成本)。" "包括小规模试点项目在内,在海上光伏成为商业可行的解决方案之前,需要进行科学和技术研发,从而建立长期可靠的、和性能相关的完整解决方案(包括通往电网的动态电缆)、生态和可持续发展的专业知识与实践指南,同时也要从失败中学习,改进设计。” "所需的坚固性在很大程度上取决于海上水体的位置。例如,北海的环境可能非常恶劣,10米以上的波浪高度并不罕见,热带地区的情况可能不那么苛刻。" 除了这些问题,结构重量和疲劳寿命也是开发海上漂浮光伏的主要挑战。 Lome表示,"我们看到的主要挑战是结构重量和疲劳寿命,这与资本支出成本密切相关。如果成本不重要,那么设计一个能够承受30年海上环境的漂浮物并不十分困难,但挑战在于找到一个在可接受的成本下,具有足够长寿命的解决方案。" "为了改善疲劳寿命,通常会对结构进行加固,通过加固结构,重量增加,吃水增加,漂浮光伏电站内的受力也增加。此外,没有光伏组件制造商制造防盐组件的事实对商业项目来说是一个挑战。” "希望他们一旦看到有市场,就会回过神来,开发出适合海上环境的组件。与海上风电共址确实可以成为一个重要的市场。它将降低资本支出成本,因为输出电缆和变电站可以共享,而且能源输出将更加稳定,现在有风的时候往往是晴天,反之亦然。" 正如Lome所言,项目共址确实有助于实现技术的扩展。这可能对这一技术的发展产生影响。然而,Vozza指出了海上漂浮光伏面临的一系列独特挑战:监管框架。 "我认为,作为一个行业,我们真正要解决的主要障碍是缺乏适当的、统一的监管框架。主要的挑战还在于,各个市场将如何调整监管框架以真正加速部署。但这个市场发展的非常快。它确实可以产生影响,并在2030年扩大到GW规模"。 拥有适当的监管标准框架可以使海上光伏开发商对未来进行规划。然而,目前还缺乏支持这一技术的标准或框架。尽管如此,随着市场继续向着2030年回升,很明显,决策将会在政治层面做出,我们可以看到对该技术的进一步支持。 这一观点得到了RWE的支持,该公司确认缺乏监管框架或成为一个主要障碍。 "海上光伏是一项新技术,具有新的风险和挑战。目前,缺乏适应混合或独立海上光伏项目的、合适的监管框架或政策,"Willow说。 "这种政策的缺失可能会导致需要大量的许可证,在一些市场上,这会涉及几家机构/利益相关方。此外,对于海上光伏应如何融入现有的电网基础设施的问题,也缺乏讨论。" 还认为,在海上漂浮光伏全面商业化之前,还有一些技术问题需要攻克。开发商需要 "了解这些设备在海上的实际情况",以优化这一技术在全球的使用。一旦克服了这些问题,就可能实现这一技术的一种突破。 北海的海上漂浮光伏扩张 RWE和SolarDuck是两家历史悠久的公司,它们都在探索北海潜在的海上漂浮项目。双方合作开发了一个5MWp海上光伏示范装置。该项目将作为RWE在荷兰的Hollandse Kust West VII海上风电项目的一部分进行部署。预计该项目将于2026年开始运行。 在世界上最具挑战性的海上环境之一,该项目将为RWE和Solar-Duck提供重要的第一手经验。这些经验可能会使这一技术在未来更快地实现商业化。 与此同时,两家公司正在合作开展Merganser项目——一个位于北海的0.5MWp海上光伏示范项目,预计将于2023年安装。 认为,北海为海上漂浮光伏提供了完美的测试平台,这不仅是因为北海靠近欧洲国家和海上风电,还因为这片海域的恶劣条件。 "如果你能在北海成功,那么你几乎可以在任何地方成功。如果你看看那些向海上转移的类比技术,就会发现海上漂浮光伏确实具有颠覆性的潜力。风能就是一个典型例子。”Vozza说道。 "这种技术从内陆开始,转到近岸,转到近海,然后又转到海上漂浮光伏。太阳能是更实惠,更容易获得的能源来源。太阳能走同样的道路是有道理的。" 另一方面,Willow认为海上风电与海上漂浮光伏共址是一个机遇,可以产生大量可再生能源。 "海上光伏系统与海上风电站的融合可以使海洋空间得到有效利用,在同一区域内实现两倍的能源产能。此外,这两种技术的互补性使产能状况更加平衡。我们还看到在系统的建设和维护方面的协同效应。" 漂浮光伏商业化 显然,海上漂浮光伏对全球可再生能源的未来发挥着重要作用。但是,最大的问题之一是,这一技术何时可以为更大范围的商业化做好准备。随着全球多个试点项目不断创新这一解决方案,优化这项技术,"何时"的问题变得更加醒目。 认为,工业规模的海上漂浮光伏或会在本世纪末成为现实。"未来,海上光伏可能会以GWp的规模部署,预计这会在2027年之后发生,考虑到这一领域的创新以及全球各地正在建设的试点项目的进展,这个预测似乎是合理的。" 当这项技术实现更大范围的商业化时,它的潜力将在促进全球能源转型方面发挥至关重要的作用。