文/李蒲健
作者系中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司党委委员、副总经理
面对当前严峻的气候变暖危机和能源危机，我国正加速推进能源革命进程，不断扩大清洁能源装机占比，风电、光伏等可再生能源建设进度不断加快，能源转型初见成效。风电、光伏是我国能源发展的排头兵和主力军，近年来装机规模实现快速增长，截至2023年底，我国风电装机规模为44134万kW，同比增长20.7%；太阳能发电装机规模为60949万kW，同比增长55.2%；风电、光伏装机占全国发电装机容量的比例接近36%。就光伏而言，随着我国陆上光伏可开发利用空间减少，光伏应用场景逐渐拓展至海上。
海上光伏是一种新的海洋能源利用方式，凭借资源丰富、效率高等优势，成为太阳能利用领域的新宠。
我国海岸线绵长、海域辽阔、沿海地区太阳能资源丰富，公开资料显示我国可安装海上光伏装机规模超过70GW，大力发展海洋新能源将成为我国能源结构转型和海洋战略的重要支撑。同时，海上光伏开发的主要区域为我国东南沿海负荷中心，其规模化开发将为沿海地区能源供给提供新的来源，有望成为未来我国光伏市场的重要支柱，研究可持续发展视角下海上光伏的发展前景具有重要意义。
在加快实现“双碳”目标的过程中，我国新能源发展空间不断拓展，光伏应用场景已从陆地拓展至海洋。
“十四五”以来，山东、江苏、河北等多个省区开展海上光伏项目规划和建设。
近年来，我国十分重视海洋能源发展，海上光伏成为了海洋能源资源开发利用的新形式，并在新型电力系统构建中扮演重要角色。我国海上光伏项目开发建设起步较晚，国家层面就海上光伏目前以鼓励为主，2023年自然资源部发布《关于推进海域立体设权工作的通知（征求意见稿）》，明确在不影响国防安全、海上交通安全等前提下，鼓励对海上光伏等用海进行立体设权。同时，正加快研究制定光伏用海政策和管理办法，为海上光伏发展提供有力保障。
从地方层面来看，海上光伏建设主要集中在沿海省区，对于山东、浙江、江苏、福建、广东等用电大省而言，省内陆上新能源建设可用地空间相对不足，海上光伏市场发展潜力较大。山东在2022年出台的《山东省海上光伏建设工程行动方案》中指出将打造“环渤海”和“沿黄海”双千万千瓦海上光伏基地，布局海上光伏和风光同场场址超50个，规模将超过2000万kW，并计划到2025年桩基固定式海上光伏建成并网1100万kW左右，漂浮式海上光伏建成并网100万kW左右；在2023年初出台的《山东省建设绿色低碳高质量发展先行区三年行动计划（2023-2025）》中再次强调将结合海上风电规划建设，打造“风光同场”海上清洁能源开发模式，建设“环渤海”和“沿黄海”海上光伏基地。江苏、福建等省区通过制定相关发展规划和实施方案，探索海上光伏发展模式，推动海上光伏规模化发展和产业升级。江苏省发布《江苏省“十四五”可再生能源发展专项规划》，提出将结合海上风电场域，稳步有序开展海上光伏建设，有效提高海域资源利用效益；2023年5月，江苏省发布《江苏省海上光伏开发建设实施方案（2023-2027年）》，推动海上光伏规模化发展、立体式开发，全力打造沿海地区千万千瓦级海上光伏基地，计划到2025年累计并网规模力争达到500万kW左右，到2027年全省海上光伏累计并网规模达到1000万kW左右。福建在2022年指出将开展海上光伏集中式光伏电站试点。此外，一些省区还通过优化项目管理、提高盈利能力等方式，如山东对符合条件的海上光伏项目给予优惠，对2025年年底前建成并网的海上光伏项目，免于配置储能设施，以降低初始投资成本，提高项目经济性，加快推动海上光伏项目建设；并对2023-2035年建成并网的“十四五”漂浮式海上光伏项目分别按照每千瓦800元、600元、400元的标准给予补贴。
随着我国光伏行业全产业链的不断成熟和完善，适用于海洋环境的光伏技术已取得进展，海上光伏电站建设已具备技术可行性和规模化发展的初步条件。
光伏技术已经在湖泊、水库、滩涂等多种场景下得到实证应用，当前主要应用形式为桩基固定式，多种漂浮式等技术也正在试验验证，海上光伏的安装和建设技术正在不断完善。我国光伏产品不断进步，光伏组件效率、耐久性和可靠性得到显著提高，为海上光伏大规模开发建设提供有力支持。在产品方面，已有多家光伏组件设备生产企业推出海上用组件。2023年，晶科、晶澳、阿特斯、正泰、天合等组件厂商成功开发出适用于海洋环境的N型高效海光组件产品，组件效率最高可达22.8%；同年，华晟、通威等研发并推出高效异质结海光组件产品。隆基绿能长期致力于高效光伏组件的研发，Hi-MO系列产品在湖泊、滩涂等应用场景得到实证验证，为项目长期稳定供电提供有力保障。为满足海上光伏面临的高温、高湿度、高盐的复杂海洋环境要求，隆基绿能开发海上光伏产品方案，目前已建成小规模实证项目。
在安装方面，中国电建西北院凭借其科技研发、智慧建造领域综合优势和实力，自主研发设计“电建海装001号”海上光伏智能打桩装备，填补了我国海上光伏专门施工及运维装备的空白，助力我国海上光伏发展。此外，我国还积极探索海上光伏与海洋牧场、海上风电等融合发展，推动海上光伏向更大规模、更高层次、更广领域迈进。
我国近海海上光伏开发始于2022年山东省首批桩基固定式海上光伏项目竞配，国内外无成熟可靠的应用案例可借鉴，意味着山东省为全国乃至全世界首个在海上光伏推进开发建设中吃螃蟹的省份。
2022
年，国家电投山东半岛南
3
号海上风电场深远海漂浮式光伏
500kW
项目是全球首个深远海风光同场漂浮式光伏实证项目，为未来海上光伏开发探索新的技术路线。
2023
年，全国首个大规模近海桩基固定式海上光伏项目
—
中广核烟台招远
400MW
海上光伏项目正式开工，该项目是山东省首批竞配的海上光伏项目场址中水深最深、建设难度最大、开发条件最复杂的场址，项目在前期规划、设计阶段充分考虑海上
工况与陆上光伏项目的差异，所用光伏组件为国内首
款具有完全自主知识产权、适应海洋特殊环境的双面双玻高效单晶异质结组件。通过设计方案和施工技术创新等经验积累，可为全国同类型海上光伏项目提供实际可应用的开发建设、智能运维解决方案，具有良好的可复制和可推广价值。
2024
年
7
月，该项目升压站一次并网带电成功，标志着海上光伏技术取得重大突破。
可持续发展内涵丰富，核心在于处理人与自然之间的关系。可持续发展的理论基础在于环境价值论和协同发展论：环境价值论认为自然环境是稀缺的、有价值的，提倡将环境价值和经济直接联系起来；协同发展论认为可持续发展是经济、社会、自然相互作用、协同发展,近而实现经济效益、社会效益和生态环境效益的统一。可持续发展是一个自然-社会-经济复杂系统中的行为矢量，本质是发展、协调和持续。
就海上光伏这一新能源应用场景而言，技术对于支持海上光伏可持续发展具有至关重要的作用，包括高效光伏组件技术、新型高效支架及桩基利用技术、先进材料技术、智能运维技术及施工技术等，可认为海上光伏是技术依赖性较强的新兴业态，因此本文认为技术也是海上光伏可持续发展的重要系统之一。海上光伏的可持续发展，既要实现稳定可观的经济效益，促进经济发展，又要兼顾生态良性循环和社会发展，实现生态效益和社会效益的协调，同时海上光伏发展也需要技术创新和关键技术突破，达到与自然-社会-经济-技术的有机统一，进而形成多个系统相互关联、有机结合的整体。
海上光伏作为推动能源转型与可持续发展的关键力量，正逐步成为我国清洁能源发展的重要组成部分，其优势在于实现了自然、社会、经济、技术的有机统一，对提升我国的生态效益、经济社会效益及技术创新具有深远意义。
面对国内对清洁能源需求的激增，海上光伏凭借资源丰富、可规模化开发且距离负荷中心近的特点，成为提升能源供应能力、促进清洁能源发展的重要途径，尤其是对于沿海省区，在土地资源紧张与近海风电开发饱和的限制下，海上光伏为破解土地约束、推动能源转型提供了新方案，不仅能增强本地清洁电力供应，降低化石能源依赖，还为“双碳”目标的实现提供了有力支撑。
中国海洋战略的核心在于充分利用海洋资源，推动海洋经济发展，海上光伏作为新兴可再生能源应用场景，完美契合了这一战略需求。我国海岸线长、海域广，拥有丰富的太阳能资源，开发海上光伏不仅有助于拓宽能源供应渠道，还能提升我国在全球海洋能源格局中的地位。随着技术的不断突破和政策的持续支持，海上光伏将成为海洋经济发展的重要驱动力，为实现海洋强国目标贡献力量，不仅增强了我国在全球市场的竞争力，也为我国海洋经济的蓬勃发展注入了新活力。
技术创新是海上光伏持续发展的关键，从光伏组件的高效转换到智能运维系统的优化，每一项技术的突破都在提升光伏发电的效率和稳定性。面对复杂的海洋环境，如何确保光伏设备的长期稳定运行，是科研院所和企业共同面临的重大课题，通过产学研用一体化合作，加速技术研发和产业化进程，将科研成果迅速转化为实际应用，是推动海上光伏技术进步的重要途径。
在技术方面，随着光伏技术的不断发展，海上光伏已具备较高的技术成熟度。海上光伏的技术可行性主要取决于光伏组件、支架、电气设备的技术成熟度和适应海洋复杂环境的能力，安装与运维的能力以及更高的无人化、智能化要求。随着我国光伏的大规模发展和技术的不断提升，目前我国光伏产业链已相对完善，从硅料、硅片到光伏组件、逆变器等都已具备一定产业基础和竞争优势，同时随着产业链各个环节产量不断增加和技术更新迭代，运行效率不断提升，光伏组件技术不断取得突破、转换效率不断提高、成本不断降低。在适应海上的复杂环境方面，海上光伏系统需要适应海洋环境中的盐雾、潮湿等恶劣条件，针对这些问题，目前已有了更稳固的基础结构、更耐腐蚀的材料和更高效的能源传输技术，如采用防腐材料、密封设计等，且能够承受风浪、冰冻和其他环境因素的冲击，可保证系统的稳定性和可靠性；同时已有一些先进技术和设计，如采用沉箱基础、浮体式光伏组件等，可在不同海域和气候条件下稳定运行。在安装和运维能力方面，随着技术进步和经验积累，已有切实可行的解决办法。
在经济性方面，一直以来，“西电东送”是维持我国电力平衡的重要策略，以西部地区沙戈荒风光大基地和特高压柔性直流输电通道（输电距离约1500km）输电方式为例，考虑送端电源上网电价、调峰电源容量电价、输电价后，初步估算跨省跨区输电通道受端落地电价约0.44元/kWh，仅低于广东省的燃煤发电基准价。同时，受限于火电、抽水蓄能电站、水电等调峰电源，以及跨省跨区输电通道建设周期的影响，整个输电通道满功率送电的建设周期往往需要8-10年，无法满足沿海省市近期经济发展的绿电需求。而海上光伏因建设周期短、紧邻电力负荷中心、经济性优等优势，发展潜力巨大。海上光伏不同于常规陆上光伏和水库及湖面光伏的开发，其建设条件十分复杂，除设计需考虑海洋复杂条件入如波浪、海流、海冰、台风、腐蚀、海洋地质条件等影响外，施工实施同样需考虑其所影响的施工窗口期对施工工期、效率的影响，海洋环境的特殊性和复杂性不可避免的会影响工程的设计方案、施工方案等，从而直接增加海上光伏的投资。在不同的海域条件，如山东、江苏、河北近海水深10m以内的海上光伏项目，不含升压站和送出、储能工程，仅光伏发电区单位千瓦静态投资在4.6元/Wp-5.0元/Wp之间，其中光伏组件价格1.0元/Wp。若考虑升压站单位千瓦静态投资0.2元/Wp，20km送出线路单位千瓦静态投资0.1元/Wp，配置装机容量20%、时长4h的电化学储能单位千瓦静态投资0.55元/Wp，则整个桩基式海上光伏项目单位千瓦静态投资在5.45元/Wp-5.85元/Wp之间。按照各地市燃煤发电基准价作为海上光伏上网电价测算，其项目资本金财务内部收益率在6%～10%之间，具有较好的盈利能力。当前山东、河北、江苏等省份均已出台多项促进海上光伏发展的政策，部分地区已完成海上光伏规划工作，随着山东省首批项目的示范建设，海上光伏有望迎来大规模的开发期，规模效应带来的降本幅度也将愈发明显。海上光伏项目在不久之后将具备经济可行性，虽初始投资成本较高，但随着技术进步、规模化建设及政策支持，项目经济性正逐渐提高，对于太阳能资源较好的沿海地区，海上光伏将成为一种极具竞争力的可再生能源应用场景。
未来我国海上光伏的发展包括以下几个方向：
海上光伏具有产业链较长、距离负荷中心较近、技术创新程度较高等优势，“十四五”期间海上光伏开发仍以近海为主，“十五五”期间有望走向深远海。
海上光伏在远距离外送并网情况下，由于其发电小时数低，影响项目经济性。若在近海附近配套陆上电源打捆送出，试行海上清洁能源与陆上风、光、核、热等进行综合调度，通过共用输电线路通道送出大部分电能，可以大幅度节省输电线路投资，提高经济性，同时可将一部分光电转化为系统需要的高峰期电量，提高输电线路有效容量，实现“海陆多区互联”，对我国能源安全、产业结构升级、加速技术创新、发展海洋经济等具有重大意义。
融合发展是海洋经济可持续发展的必然选择，海上光伏和海上风电、海洋牧场、油气开采的多元融合发展，有助于实现海洋资源的综合利用，提高海域空间的利用率和生产效率。首先是海上风光同场开发，通过海上风电光伏同场开发，实现联合开发、设施共享、联合运维，带动海上新能源整体发展。其次是海上光伏与海洋牧场融合发展，利用光伏电站为养殖鱼类提供更好的生存环境，同时也可以实现“海上供绿电、海下供海产”的立体开发模式，提高海洋综合经济价值。第三是海上光伏与海洋油气田融合发展，《加快油气勘探开发与新能源融合发展行动方案（2023-2025年）》要求统筹推进海上油气勘探开发与海上风电建设，除海上风电外，未来油气勘探开发也有望与海上光伏相结合，为油气平台提供绿色电力，形成海上光伏与油气田区域电力系统互补供电模式。通过融合发展可推动海洋产业向高端化、智能化、绿色化方向发展，提高产业的附加值和竞争力，提高生产效率和资源利用率，同时也可以推动相关产业链的发展和完善。
构建以新能源为主体的新型电力系统需要能够提供能量存储和灵活响应的技术方案，Powerto-X将成为解决海上光伏消纳的重要技术方案之一。Power-to-X的核心在于将绿电转化成不同领域所需能源，使难以电气化的产业也能摆脱对化石燃料的依赖。随着海上光伏的大规模发展，未来我国的Power-to-X将以制氢为主，对于海上光伏而言，Power-to-X将太阳能转化为氢等能源载体，不仅可实现能量高效存储，还可拓展清洁能源的消纳场景。
未来有望加快海上光伏制氢布局，并探索新的融合发展模式，将打造海上光伏+制氢+储能等开发利用项目，为海上光伏消纳提供有力支持，推动清洁能源的广泛应用。
海上光伏的国际合作，是推动全球能源转型和应对气候变化的重要途径，也是推动海上光伏可持续发展的重要抓手。随着技术不断进步和市场持续扩大，海上光伏正成为全球能源领域焦点，通过国际合作，各国可共同研发先进技术、优化产业布局、拓展市场空间。在技术研发方面，各国可共享研发资源，共同攻克关键技术难题，提高海上光伏效率和可靠性。在产业布局方面，国际合作有助于形成优势互补、协同发展的格局，避免盲目竞争和资源浪费。在市场拓展方面，国际合作有助于打破市场壁垒，扩大海上光伏应用范围，提高其在全球能源结构中的比例。
建立推进海上光伏项目建设工作机制，统筹解决重大问题。中央、沿海各省（区、市）能源主管部门与自然资源主管部门要加强协调配合，优化精简审批流程，为海上光伏项目建设创造有利条件。用足用好我国跨部门、跨区域的能源发展协调机制，结合海上光伏项目推进工作实际，及时解决项目审批建设过程中存在的与其他行业（渔业、工业、交通运输、造地工程等）间的协调、与军事要素的协调、用海审批流程繁琐等问题。
