海洋灘涂主要指平均高潮線以下低潮線以上的沿海區(qū)域,即沿海大潮高潮位與低潮位之間的潮間地帶。所以,海洋灘涂既屬于土地,又是沿海的組成部分,是陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的交錯過渡地帶。
我國東部沿??捎糜诮ㄔO(shè)光伏電站的土地資源非常有限,只有少量荒地、山地、養(yǎng)殖塘和部分屋頂可供開發(fā),且面積相對較小;而灘涂面積較大,無遮擋,日照時間比內(nèi)陸長。利用閑置灘涂開發(fā)建設(shè)光伏電站可大大緩解東部沿海地區(qū)土地資源緊張的壓力。
灘涂光伏發(fā)電有許多優(yōu)勢,在國內(nèi)沿海地區(qū)發(fā)展迅速。
一是灘涂地區(qū)面積廣闊,可大面積布置集中式光伏,發(fā)電效率高。目前國內(nèi)已建或在建的灘涂光伏發(fā)電項目基本都在100MW以上,許多規(guī)劃容量甚至可達百萬千瓦的水平。
二是沿海省份地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達,電力消納能力強,光伏發(fā)出的電可在本省就近消納,減少長距離甚至跨省傳輸?shù)膿p耗。
三是利用灘涂地及周圍水域建設(shè)光伏電站,增加土地綜合效益。對于無法開發(fā)利用的灘涂,光伏電站的建設(shè)可以“變廢為寶”,為當?shù)靥峁┙?jīng)濟效益。對于可開發(fā)利用的灘涂,既可發(fā)電又可種植海產(chǎn)品及養(yǎng)魚,大大的提高了土地的利用率和價值。
四是可進行旅游開發(fā),灘涂光伏場區(qū)建設(shè)完之后景觀優(yōu)美,通過綜合規(guī)劃,與周邊海景融為一體,可作為工業(yè)旅游景點提高當?shù)鼐坝^水平,也可作為清潔能源教育科普基地。
但灘涂光伏發(fā)電目前也存在許多技術(shù)上的難點,在設(shè)計與施工過程中需要克服。
第一,沿海區(qū)域臺風多,沖擊大,極易對光伏區(qū)的安全穩(wěn)定運行造成嚴重影響。在設(shè)計時就需考慮到極限氣候條件的影響,提高設(shè)計標準。也可考慮設(shè)計修建鋼結(jié)構(gòu)格柵透空式消浪墻。
第二,灘涂發(fā)電站環(huán)境潮濕、鹽分高,管樁、金屬支架、電纜等極易發(fā)生腐蝕。灘涂光伏電站目前在設(shè)計時往往采用預制管樁,針對預制管樁,需要使用高性能混凝土提高管樁的抗氯離子滲透能力、抗?jié)B性能、耐久性等?;炷恋目孤入x子滲透性與孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān),因此可通過合理選用原材料、提升混凝土密實度、加入添加料、增加保護層厚度、使用防腐阻銹劑、采用涂層鋼筋等方法改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)。
目前國內(nèi)地面電站的支架材料大都選用Q235鋼材,使用熱鍍鋅工藝加工防腐。針對沿海的特殊環(huán)境,需要采取多種措施提高金屬的防腐蝕性能。可采用增加鍍鋅厚度、提高鍍鋅工藝水平、采用鍍鋅鋁鎂防腐工藝、采用陰極保護措施等方法。
灘涂光伏用的電纜建議使用防海水耐腐蝕電纜或者增設(shè)套管隔絕土壤的氯離子侵蝕。
常規(guī)的接地系統(tǒng)主要由鍍鋅扁鐵焊接而成,材料多選擇Q235鋼材。研究表明,鍍鋅層呈現(xiàn)較高的腐蝕活性,在高鹽堿環(huán)境下對鋼不具有保護作用,因此不推薦使用。可選用銅覆鋼材料或不銹鋼材料。
第三,在灘涂地區(qū)施工時要面對漲潮退潮的問題。漲潮時與退潮時的工況完全不同,無論運輸管樁材料還是施工安裝都需綜合考慮,在實際施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)運輸船只半路擱淺的情況。