我省首个海上光伏项目进入大规模施工阶段
多元创新，在渤海上“集光”
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8月26日，秦皇岛市昌黎海域，河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目现场，51个光伏网架已安装完成。打桩船、吊装船、运输船、拖轮等近30艘大小船只在海面上穿梭，船上的技术人员、工人正在合作安装第52个光伏网架。
作为河北省首个海上光伏项目，该项目已进入大规模施工阶段，建成后年均发电量可达7.7亿千瓦时，可节约标煤23.1万吨，减排二氧化碳69.5万吨、二氧化硫2587吨、氮氧化物2670吨、烟尘3125吨，对减轻环境污染、推动区域能源结构向清洁化转型作用显著。
8月26日，在河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目现场，新的光伏网架刚刚完成安装。 河北日报记者 孙也达摄
把海上阳光变成绿色能源
“项目的整体布局是一个三角形，所处水深在6米到15米之间，总用海面积约7025亩。”8月26日，河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目负责人郝明月指着项目规划图说，项目选址绝非偶然，而是经过了多轮严谨的考察与论证。
项目所处海域属于暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，雨热同季。“秦皇岛市陆上光伏年有效光照时间约为1300小时，海上可达到1500小时。”项目经理马志强说，太阳能资源丰富是项目考虑的首先条件，只有充足的光照才能保障项目的发电效益。陆域和海域存在温差，温差产生的风使秦皇岛雾霾天气数量较少，有利于项目稳定发电。
“除了光照因素，潮流流速等也至关重要。”郝明月解释，潮流流速较弱，能减少海水对光伏设备的冲击，降低后期维护难度。再者，工程地质条件良好是项目顺利施工和长期稳定运行的关键，能避免因地质问题导致的建设风险。此外，项目用海还必须与周边的渔业养殖、海上交通等用海活动相适应，实现多元用海的和谐共生。
在项目建设过程中，光伏板的排列方式经过了精心设计。为尽最大可能捕捉光能，设计团队综合考虑光伏阵列密度、安装成本和发电效率，采用倾角10°的光伏板固定安装在桁架支架上。为减少光伏阵列互相遮挡捕光，相邻光伏阵列南北间距15米至25米，东西间距1米至3米。
“海面上偶尔掀起的惊涛骇浪，尤其是灾难性的风暴潮，会对光伏板的安全构成严重威胁。”马志强说，尽管项目所处区域经过评估属于风暴潮轻灾区，但设计团队始终秉持“防患于未然”的理念，充分考虑风暴潮增水的大小和当地天文大潮高潮位等极端情况，专门设计了超大跨度网架式支架+钢桩的应对方案，以抵御海浪的侵袭。
在具体实施中，每个支架单元都采用4个钢管桩作为支撑，通过牢固的连接方式架起钢网架结构，再将单晶硅光伏组件固定在钢网架上，形成了一套稳固可靠的光伏设备支撑体系。
大海并非光伏项目的专属舞台，这片海域还承载着繁忙的海上交通功能，拥有丰富的旅游资源，同时也是渔民赖以生存的作业区域。秦皇岛港作为北煤南运的主枢纽港，肩负着维护北煤南运海运大通路高效安全畅通的重要使命。仅2024年，就有共计6000余艘次约1.69亿吨电煤通过秦皇岛港海运外输。
如何在发展光伏发电的同时，不影响其他用海活动，实现多方共赢，成为设计团队面临的一大挑战。
为此，设计团队如同绘制海上交通地图一般，精心规划着项目区域内的“交通路线”。郝明月说，在项目选址阶段，设计团队就对秦皇岛港的航道情况进行了详细调研，精准避开了进出秦皇岛港的主要航道，确保商船能够不受影响地正常往来。同时，考虑到当地渔民的作业需求，项目选址特意定在了滦河口和塔子口两个传统渔船停泊点之间，并为渔船进出港口预留了充分的海上通道，保障了渔民的正常生产活动，实现了光伏发电与海上交通、渔业生产的和谐共处。
6月11日，在河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目现场，技术人员正在确定吊装方案细节。 华电秦皇岛新能源有限公司供图
用科技创新解决建设难题
8月26日，记者在项目施工现场看见，施工人员在进行打桩作业前，首先利用大型吊装设备将一个形似桌子的钢架缓缓吊入海中，随后通过特殊的固定装置将其固定在海底。
仔细观察可以发现，这个钢架的四角还带有圆环。工人们小心翼翼地将四根钢管桩分别穿过钢架四角的圆环，再借助专业的打桩设备将钢管桩夯入海底。
“四角独特的圆环设计正是后续施工的关键，这是我们发明的精准沉桩工艺。”该项目技术主管车增杰说，这个项目用于固定光伏板网架的钢管桩数量多，更为关键的是，沉桩的相对精度控制有着极为严格的要求，4个钢桩之间的误差不能大于15厘米。这一精度标准在陆地上实现已非易事，在复杂多变的海上环境中，更是对施工技术提出了巨大挑战。
为此，项目团队经过无数次的研究与实验，研发了一种形似桌子的新型吸力筒式稳桩平台。车增杰解释，该平台独立于施工船之外，受风浪涌影响较小，可利用吸力筒结构调整平台的水平度，采用四个抱桩器控制四根钢管桩的相对精度，实现稳桩平台一次安放施打四根钢管桩。“平台内部还搭载北斗定位系统，通过精准定位，误差可以控制在10厘米内，施工精度得到显著提升。”他说。
先固定稳桩平台，再打桩，多了一道工序，会影响施工进度吗？
“反而提高了施工速度。”车增杰说，如果不使用稳桩平台，在每次进行打桩作业前，都需要对打桩位置进行一次单独的定位操作。而在海上复杂的环境中，定位工作容易受到风浪、水流等因素的干扰，一旦定位不准，就需要重新进行调整，这不仅会耗费大量的时间和人力，还会严重影响施工进度。而有了稳桩平台之后，只需要在平台安放时进行一次精准定位，后续的打桩作业就可以基于这个已定位好的平台顺利开展，无需再进行重复定位，从而大幅节省了定位时间，提高了整体施工效率。
记者看到，项目所用的光伏网架单个长68米、宽38.4米，面积相当于6个标准篮球场大小，光伏网架与钢管桩连接处的对接面积不足1平方米。
“光伏网架的吊装工作，不仅要克服风的影响，还要克服浪和涌的干扰。”车增杰介绍，项目施工团队为此使用“1主+4次”的吊装设备，在主起吊设备确定好吊装高度和角度后，下方的4个次吊装设备分别进行微调，确保吊装精准度。
“海上吊装影响因素多，所以吊装窗口期相对较短。”车增杰说，为确保每个窗口期能高效率工作，项目设计团队研发了光伏网架叠装运输工艺。在每艘光伏网架运输船上，当下层网架固定后，通过双插销将叠拼工装固定于运输船甲板，上层网架再固定于工装上，实现一次运输3个网架，避免出现吊装窗口期无光伏网架可用的局面。
与陆上光伏项目不同，海上光伏项目要面对海洋高盐雾环境对设备的侵蚀，项目中所使用的光伏板需通过技术创新适应海中环境。
“光伏板如果不能适应高盐度环境，后期发电能力衰减是很严重的。”车增杰说，项目团队和光伏板生产企业的技术团队一起，经过多次实验，最终研制出一种抗腐蚀的聚氨酯边框，替代铝边框，用于保护光伏板。在后期发电时，边框、玻璃、封装材料之间不会形成漏电流，聚氨酯边框的使用让光伏板的防PID（潜在诱导衰减）和防漏电流性能显著提升，可确保25年使用寿命内发电效率衰减不超过15%。
6月11日，在河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目现场，吊装船刚刚完成一次吊装工作。 华电秦皇岛新能源有限公司供图
把生态保护放在最重要位置
在河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目周边，有河北昌黎黄金海岸国家级自然保护区、南戴河海域国家级水产种质资源保护区、北戴河旅游区、滦河河口生态系统、滦河口至老米沟海域生态保护区。如何保障项目建设不越过海洋生态保护红线，是项目建设者必须考虑的问题。
“你看那一片沿海的沙丘，是河北昌黎黄金海岸国家级自然保护区，如何穿越保护区，是集电线路安装最大的难题。”车增杰介绍，传统的集电线路安装方式是通过建设电线杆来架设电线，这种方式虽然施工相对简单、成本较低，且后期便于巡查和维修，但在河北昌黎黄金海岸国家级自然保护区内却无法采用。“因为建设电线杆会破坏保护区内的地表植被和土壤结构，影响沙丘的稳定性，进而对保护区的生态环境造成严重破坏”。
因此，施工团队经过多次实地勘察和技术论证，决定采用“定向钻穿越+海缆回拖”方案。该方案是从地面下30米处的地层中进行定向钻进，形成一条地下通道，然后将集电线路的电缆通过海缆回拖的方式穿过这条地下通道，实现集电线路在保护区地下的无损穿越。这种施工方式无需开挖地面，不会对保护区内的地表植被、土壤和沙丘结构造成任何破坏，有效保护了保护区的生态环境。
然而，将电线埋于地下，与传统的电线杆架设方式相比，对电线自身质量和施工质量都提出了更高的要求。
“这条地下集电线长4200米，拖拽过程要一次性完成，且中途没有任何检修井，很容易拖断。”项目安全总监李强说，为解决难题，施工团队广泛借鉴了其他领域的先进技术和经验，最终将油气地下管道施工工艺应用到该项目的集电线路敷设中。
施工团队首先在地下通过定向钻技术，预先埋设一根保护管道。这根保护管道能够为后续的集电线路提供有效保护，防止电缆受到地下土壤、岩石等因素损坏。然后，再将集电线路的电缆通过专业设备拖拽进预先埋设好的保护管道内。通过这种方式，不仅确保了集电线路敷设的安全性和稳定性，还为后期可能的线路维护预留了一定空间。
此外，该项目采用了110千伏集电线路，相较于目前光伏项目常用的66千伏集电线路，可减少2回路电缆用量，有利于后期拖拽。
“110千伏的集电线路可提高输送容量，降低损耗，减少用海指标。”李强说，该条集电线路建成后，将成为我国光伏发电领域电压最高、定向钻海缆敷设距离最长的海下集电线路。
当大片光伏板在海面铺开，是否会影响海洋生物的生存？
“不会的，我们的项目包含‘渔光互补’内容，将光伏发电与海鱼养殖同时进行，可有效地利用该海域的自然资源。”马志强说，项目在周边海域增殖放流褐牙鲆、中国对虾，补偿因占据生物原有栖息地而造成的生物资源损失，恢复区域的生物多样性和生物资源生产力，促进受损海域环境生物结构的完善和生态平衡。
同时，光伏板下方的钢管桩，还可以为扇贝等喜欢在礁石上安家的海洋生物提供新的栖息场所，就像为它们打造了一个个“海底小别墅”，形成独特的海洋生态微环境。
“扇贝这类海洋生物以海中的浮游藻类为食物，而藻类大规模泛滥则可能导致赤潮发生。所以海上光伏项目的建设，有可能会抑制赤潮的发生。”马志强说，项目建成后，项目区内渔船穿行次数减少，能有效减少人类活动对生态环境的影响。
通过工艺创新破解海洋开发难题，通过施工方式创新守护蓝色国土……河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目建设，正为我省海上光伏产业的可持续发展提供重要借鉴。（河北日报记者 孙也达 宋柏松）
8月26日，在河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目现场，工人们正在吊装光伏板网架。 河北日报记者 孙也达摄
记者手记
“首创”为海上光伏建设积累经验
目前，我国绝大部分光伏板的最大输出功率在550瓦至650瓦之间，而河北华电昌黎500兆瓦海上光伏试点项目中，70%光伏板的最大输出功率为710瓦。新型光伏板实验成功后，将有利于河北省海上光伏项目建设进一步减少用海面积，提高用海效率。
不仅如此，记者在采访中了解到，该项目中的精准沉桩工艺、光伏网架叠装运输工艺、110千伏集电线路技术等或为全国首创，或为改进方式。
从技术创新维度来看，这些“首创”构建了一套“问题导向—技术攻关—成果落地”的完整创新链条。
在海上光伏这一新兴产业领域，由于缺乏成熟的经验和标准，建设过程中必然会遇到各种新的问题和挑战。对此，项目团队通过主动创新，不仅成功解决了这些问题，还实现了技术突破，加速了行业技术标准的完善与升级。
从产业带动的角度出发，该项目的创新成果还具有一定的辐射带动效应，能够对相关产业的发展产生积极影响。
以项目中研发的抗腐蚀聚氨酯边框为例，为了解决海洋高盐雾环境对光伏板的侵蚀问题，项目团队与光伏板生产企业的技术团队展开深度合作，共同研发出具有优异抗腐蚀性能的聚氨酯边框。这种新型边框的研发成功，不仅为该项目提供了符合要求的光伏板配件，还为光伏板生产企业带来了新的技术和产品，提升了自身产品的竞争力，拓展了市场份额。同时，新产品的研发还将带动相关原材料产业、加工制造产业的发展，形成一条以海上光伏项目为核心的产业链条，促进区域经济的协调发展。
更深远的影响是，项目的创新不仅有利于河北省海上光伏产业的发展，更有利于相关企业走出去。该项目中的创新成果，不仅适用于我国海上光伏项目，还可以根据不同国家和地区的海洋环境、气候条件等实际情况进行适当调整和优化，应用于全球其他国家和地区的海上光伏项目建设中。相关企业可以凭借这些创新技术和项目建设经验，积极参与国际海上光伏项目的竞争与合作，将河北的技术和经验推向世界。
在河北省首个海上光伏项目中，应用如此多的“首创”建设方式，无疑是因地制宜发展新质生产力的生动实践。（文/河北日报记者 孙也达）
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