海洋环境对光伏系统的设计、施工、设备采购带来新的挑战。2024第二届海上光伏大会上，中国电力工程顾问集团西北电力设计院海上业务开发部主工王莹玉介绍，在设计海上光伏系统时，需综合考虑海洋环境、运维经验及施工组织等多方面因素。首先，海洋环境的特殊性，如高温、高湿、高盐雾等，对设备选型及设计系统优化提出了更高要求。因此，在设备选型阶段，需特别关注光伏组件、逆变器、箱变及电缆等电气元器件的耐腐蚀性、耐高温低温性能及抗紫外线能力，确保其在极端海洋环境下仍能稳定运行。
除了设备选型，光伏支架和桩基的设计对海上光伏发电系统尤为重要，为了降低成本，考虑海上强风和强腐蚀环境条件对整个光伏支架以及桩基计算的影响，目前海上光伏支架设计基本均采用大跨度的光伏支架设计，要考虑组件倾角、钢结构稳定性等问题，力求在降低投资的同时，确保系统的稳定性和安全性。
在施工组织方面，王莹玉指出，需高效利用海上施工窗口期，优化码头及堆场布局，确保光伏支架等设备的顺利拼装和组装。同时，还需重点关注海缆登陆点的踏勘与选择，确保电力传输的顺畅与安全。
以下为嘉宾发言实录：
海上光伏今年迎来了前所未有的发展，首先是得益于我国近十年光伏的大规模发展，以及现在我国土地资源的紧缺，造成现在光伏在向海上、沙戈荒、大基地发展的态势。
从我国政策层面来看，从《可再生能源发展“十四五”规划》，包括《海洋强国建设行动纲要》，都提出要大力发展海上光伏、海洋牧场的发展模式。从2023年7月开始，自然资源部就发布了《关于探索推进海域立体分成设权的通知》。一系列利好的政策，也使得海上光伏从无到有进行了发展。
从地方层面来看，我国沿海的一些省份，像辽宁、河北、天津、山东、江苏、浙江、福建以及广东，各个省份均发出了很多有利于海上光伏的利好政策。据不完全统计，我们在河北、天津、江苏、浙江、广东等省份的海上光伏规划容量已经达到了60GW的规模。这一系列的利好政策，也使得海上光伏项目从无到有得到了大力发展。
虽然有这样一系列利好政策的支持，但其实我们都知道，海上光伏项目因为受到一些海洋环境的影响，包括一些标准的不完善，面临着海洋环境、高温高湿、海冰、生物附着等一系列环境的影响和标准不完善的难题，这些都使得目前海上光伏的发展存在着一定的问题。
海上光伏系统，包括陆地上，以及河湖水面的光伏系统，从系统来讲是没有什么差异的，最大的差异主要在于现在海上严苛的环境，对光伏系统的设计-施工-设备采购都带来了新的挑战。
从设计角度来讲，不仅要考虑项目外部的运行条件，也就是现在海洋的条件，同时也要考虑借助于陆上以及河湖水面成功的建设经验和运维经验。通过这些经验的积累，据不完全统计，已运行以及在运的光伏项目在直流侧、组件汇流箱、逆变器，或者说直流回流箱相关的故障统计来看，大概故障频次占90%以上。
整个光伏电站的故障，主要发生在直流侧，以及故障设备选型或施工安装的质量上。海上光伏系统目前正在发展的，基本是离岸10~20公里范围内固定装机的光伏发电系统。这种光伏发电系统，建设的也都是陆上的升压站。直流侧部分，也就是组件、汇流箱、逆变器，都是设置在海上的。同时，因为海上严苛的使用条件，以及我们常规项目出现了很多故障的问题，所以从设计的角度来讲，不仅要考虑海洋环境条件，同时也要考虑在电站生命运维周期以及整个运维故障里，要把这些容易造成故障的节点规避掉。
一个电站项目的成功建设，设计是龙头，但是从设计、采购到施工，需要一系列各环节的充分配合，才能建成安全可靠，以及25年运营的电站。从施工准备，到桩基基础的打桩，到光伏支架、海上光伏支架安装，以及海上光伏支架的运输吊装，到后面海上箱变的安装，以及海缆和陆缆的敷设，都是在设计时需要考虑的。比如光伏支架的设计，如何使陆上安装的施工周期更短，能够配合海上光伏支架的运维和安装？这些都是在设计过程中需要考虑的。
综合以上三个方面来看，在设计的过程中，我们需要关注的重点，一个是海洋环境的变化，包括高温、高湿、高盐雾引发的设备选型以及设计系统优化的问题；其次，常规已运行项目故障的诊断分析。通过这些数据，可以知道我们的薄弱点在哪里，重点关注这些方面；包括海上的施工组织，如何让海陆高效衔接？大家都知道，现在海上有施工窗口期的问题，需要高效利用施工窗口期，在设计过程中要重点考虑这些问题。
在设计初始，首先要进行现场的踏勘和收资。针对海上光伏以及海洋运行环境条件，首先要进行海洋水文资料的收集、整理，包括一些数值模拟的计算，把这个地方极端的高水位、潮差等对后续以及装机和光伏支架设计有很大影响的外部条件，包括地质勘察，现在海平面下面的地质勘察对装机选型、装机计算的影响非常大。还包括极端气象，因为光伏都有一定的倾角安装，极大的风速，包括现在还有一些台风的影响，所以极端气象要素也是在现场收资阶段需要重点关注的。
再就是码头及堆场。因为我们的光伏支架是在陆上进行拼装和组装的，对码头和堆场的要求会比较严苛，而且码头和堆场施工组织工艺流程，将关乎整个项目的施工工艺。包括常规项目，我们也会关注接入方案的前期收资。海上相较于陆上或水面光伏不一样的一点，会有一个海缆登陆点的问题，所以海缆登陆点的踏勘也是非常有必要的。
在设计阶段，经过前面的资料收集、整理以及分析，说到底，无论是海上还是陆上，光伏项目主要有几个组成部分。首先是光伏组件形成的组件串。目前海上光伏用的基本是组串式逆变器，因为考虑到海上运维的不方便，如果用集中式逆变器，一台逆变器的故障会带来很大发电量的损失。因为海上运维检修的不及时，会造成发电量的损失，所以目前用的还是组串逆变器方案。设备选型阶段，就要考虑海上以及海洋环境的影响，比如现在光伏组件的选型，我们要考虑边框、背板以及胶膜是否能够适应海上高温高湿的强腐蚀环境，包括海上强紫外线的要求，紫外衰减也是光伏组件选型需要考虑的问题。
对于逆变器、箱变以及电缆的选型来说，这些电气元器件的选型，主要关注海上温度的影响，比如高温和低温这种温度的极致变化，如果用了环氧树脂材料，可能会造成开裂或塑性的改变。高紫外线和高温，很有可能对电缆的绝缘老化造成影响，由此影响整个电气系统的安全性。
除了设备选型，在海上光伏发电系统里，最重要的就是光伏支架和装机的设计。为了降低成本，现在的海上光伏支架的设计，基本采用的都是大跨度的光伏支架设计，主要是为了考虑海上强风和强腐蚀环境条件对整个光伏支架以及装机计算的影响。这个强风浪流，包括整个支架测向力的问题，在组件倾角的比选上，要考虑组件倾角、钢结构稳定性和后面疲劳的问题，因为它要常年在海上运行，还要抗台，所以需要考虑它可能会发生的一系列影响。
从投资成本差异对比来看，相较于陆上光伏系统，海上光伏系统在光伏支架、装机投资以及光伏区建安成本上，差异都是非常大的，所以在设计优化的过程中，在降低投资的考虑上，主要也是考虑光伏支架和装机工程量的优化，以及光伏区建安成本的施工难度，都需要考虑并进行设计优化。
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索比光伏网 https://news.solarbe.com/202410/16/50012363.html
