田湾核电基地滩涂光伏示范项目研究与实践

2023-07-10姜孔华

中国核电 2023年2期

姜孔华

(江苏核电有限公司，江苏连云港 222000)

按照中国核能电力股份有限公司统一部署，江苏核电以“一三五”目标路线图为工作指引，紧扣建设多元化核电基地的中心任务，利用自身资源和地域优势，与中核汇能合作开发中核田湾滩涂光伏示范项目，该项目建成后将成为全国最大的海上光伏项目和全球首个核电厂温排水海域立体确权光伏项目，将成为“核、光、储多能互补”新能源的样板工程。

1 田湾核电基地附近海域资源情况

1.1 连云港市滩涂整体情况

连云港市位于江苏省北部，北与山东省日照市交界，南与江苏省盐城市毗邻，是江苏省海洋发展重要城市，海岸主要为砂质和泥质，连云港市沿海滩涂面积10万公顷以上，占全市陆域面积11%以上。连云港滩涂具有丰富的自然资源和悠久的发展历史，连云港因地制宜，发挥优势开发滩涂海域资源，产业主要有近海水产养殖、制盐加工、港口开发和旅游观光等，在建设亚欧大陆桥头堡方面起了重要作用。

1.2 田湾核电基地附近海域情况

田湾核电基地建设8台百万千瓦级压水堆核电机组，8台机组温排水工业用海共计约35 km2，排放口温排水用海海域已经获得海域使用权证。

田湾核电基地所在海湾内水下地形坡度较缓，0 m等深线距岸1～2 km，地貌类型为属潮间带淤泥质浅滩，水下地形较平坦，海底高程范围0～6 m，水深范围由近岸0 m向海域过渡6 m左右。海滩物质为基本上由粒径为0.005～0.02 mm的黏土质物质组成，具有典型的淤泥质海岸特征，海域平均潮差约为3.38 m，田湾核电基地附近海岸形势如图1所示。

图1 田湾核电基地附近海岸形势图Fig.1 The coastal situation near Tianwan NPP

2 海洋滩涂光伏电厂国内实施情况

2.1 发展海洋滩涂光伏电厂政策

2020年，我国首次提出“碳达峰、碳中和”的“双碳”目标，党中央和国务院提出，全面推进太阳能发电大规模开发和高质量发展，加快智能光伏产业创新升级和特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元布局[1]。

江苏省能源规划提出，加快推进“光伏+”综合利用，鼓励利用农业大棚、鱼塘水面、沿海滩涂、采煤塌陷区等资源复合开发光伏电厂。

发展海洋滩涂光伏是实现“双碳”目标的有力举措，海洋滩涂光伏建设符合国家和江苏省产业政策支持发展方向，有利于创新拓展海洋资源多元化综合利用，有利于促进地区低碳转型和可持续高效发展。

2.2 海洋滩涂光伏电厂发展情况

海洋滩涂光伏电厂主要有桩基支架式和悬浮漂浮式两种，支架式海洋滩涂光伏电厂由于其对滩涂地面占用面积少，对滩涂原有生态环境影响小，在国内发展迅速。

国内沿海的山东省、浙江省和福建省对于建设海洋滩涂光伏电厂出台多项鼓励政策，并在用海用地方面给以优惠支持，2020年以来，已建成和投运多个海洋滩涂光伏电厂，电厂采用与农业和渔业互补综合利用的形式实施，项目取得的生态效益、社会效益和经济效益显著。

大唐浙江象山长大涂滩涂光伏项目位于浙江省宁波市象山县高塘岛乡长大涂，项目使用滩涂4 516亩，总装机容量300 MW，项目于2020年9月18日开工建设，2021年6月29日投产发电[2]。

3 项目建设情况

中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目使用田湾核电基地已确权温排水区域滩涂面积36 000亩，采用分块发电、集中并网，该项目体量大，用海复杂，属国内示范工程。

中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目采用3 709 440块540 Wp高效单晶硅组件，共分成480个子方阵。按25年运营期考虑，年平均上网电量235 413.77万 kW·h，年平均等效满负荷利用小时数为1 175.25 h[3]，田湾滩涂光伏示范项目示意图如图2所示。

图2 田湾滩涂光伏示范项目布置图Fig.2 The schematic of the Tianwan tidal flat photovoltaic demonstration project

项目配套储能电厂200 MW/400 MW·h，容量分为2组，单组容量100 MW/200 MW·h。两组储能分别通过1台主变升压至220 kV，再通过1回220 kV电缆接入光伏电厂220 kV母线。项目的大规模电化学储能电厂为电化学储能电厂在电网系统中调频、调峰响应速度、调节能力等多方面提供了现实数据基础，为后续电化学储能和虚拟电厂实践提供了数据理论基础，可促进我国电网的多元化、智能化发展。

4 项目的特殊性

与普通地面或者滩涂光伏电厂建设相比，中核田湾200万千瓦滩涂光伏项目所在区域为田湾核电厂已确权的温排水区域，在与核电厂相容性分析、海域使用论证、用海立体确权和湿地占补平衡方面有较大的不同。

4.1 与核电厂运行温排水相容性分析

由于核电厂的特殊性，为确保核电厂的运行安全，必须对光伏项目建设对核电厂温排水的影响进行论证。项目用海位于田湾核电厂温排水区域海域范围内，8台核电机组冷却水流量达到422～472 m3/s，附近海域洋流较慢，海水扩散能力一般。光伏项目建设势必会对核电厂运行带来一定影响，国家审管部门也高度关心光伏建设给核电厂运行带来的影响，光伏项目建设不能影响到核电厂的安全稳定高效运行和7/8号机组工程建设。

项目委托专业公司对田湾核电厂8台机组运行开展必要的模拟计算工作，综合评价光伏项目建设对田湾核电规划8台机组运行温排水排放海域绝对温度变化等的影响，为核电运行环境影响评价提供参考依据。模拟计算的同时，也可以根据温度场变化合理布置光伏板支柱，确保核电厂和光伏项目建设最终影响范围符合电厂附近的海域功能区和海洋环境功能区。

温排水影响评价主要根据电厂海域岸线地形、水文、气象条件动态变化以及核电厂温排水影响的热量模型开展相应的温度场变化模拟研究，模型中针对光伏影响水温的主要因素——辐射遮挡、风速遮挡以及桩柱阻流。

通过模拟计算得出，受光伏板遮蔽作用，光伏区水表面白天吸收外界热量减少，同时夜间向外散热减少，水表面整体处于失热状态，由此造成核电厂排水工程水域水温有所下降，岸边下降幅度最大，至外海逐渐降低。光伏桩柱对工程海域流场会存在一定影响，表现为光伏区流动方向趋向于东西向，流动减弱，光伏区南北侧外围流动增强。

在优化布置光伏板情况下，从图3可以看出，在与核电厂8台机温排水评估相同的地形、气象和水文条件，光伏叠加核电厂8台机运行工况下工程海域全潮最大温升面积减小，冬、夏季全潮最大4 ℃温升范围减小幅度分别为1.6 km2和0.6 km2，冬、夏季全潮最大1 ℃温升范围减小幅度分别为5.0 km2和0.6 km2，光伏与核电叠加后温升范围满足核电厂温排水区域符合功能区要求[4]。

图3 冬季光伏建设温升影响对比图Fig.3 Comparison ofthe temperature rise influence of photovoltaic construction in winter

4.2 海域使用论证

项目用海区为核电厂排放温排水区域，原为传统紫菜养殖区，光伏项目建设应根据《海域使用论证技术导则》[5]对所在海域及毗邻区域自然环境、资源及产业布局进行专业调查，针对光伏桩基和光伏板布置方案开展海域使用论证工作。论证包括用海的适宜性及合理性，对海域生态、资源环境及相邻海洋功能区的影响程度，与海洋功能区划和相关规划符合性分析，与利益相关方(田湾核电厂、毗邻港口、海水养殖、海岛旅游等)相互影响分析，以及项目用海选址、方式、面积、期限的合理性分析。定量分析项目实施对相关海域的水动力条件、泥沙运移路径、岸滩及底床冲淤特性、水质/底质质量状况和生态环境等诸方面的影响，并提出项目用海的对策和建议。通过论证分析，中核田湾200万千瓦滩涂光伏项目用海对周边环境影响较小，光伏建设和运行时，光伏支柱对海域水动力产生一定影响，会促进悬浮泥沙湾内淤积，但影响可控，通过合理的布置光伏支柱和施工进度控制，不会影响核电的取排水工程，项目整体对周边生态影响在可接受范围内，与周边利益相关方无明显用海冲突，满足连云港市海洋功能区和海洋环境功能区。

4.3 海洋滩涂开发立体确权

随着中国经济的高速发展，近岸海域的开发范围和用途不断提高，人们对于海域空间资源的开发需求已从单一领域转向全方位开发利用。

国家海洋局于2016年10月印发《关于进一步规范海上风电用海管理的意见》[6]，提出“鼓励实施海上风电项目与其他开发利用活动使用海域的分层立体开发”，这可以最大限度发挥海域资源效益，这为海洋综合开发和立体确权提供了指导意见。

国内已有多个海洋立体开发案例，如辽宁省长海县实行的养殖用海立体确权管理、连云港海滨跨海大桥立体确权管理等，这也为在田湾核电厂附近海域开发滩涂光伏电厂提供了实践和政策支撑。

参照田湾跨海大桥建设情况，根据海域使用论证技术导则，中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目建设用海需进行立体确权，项目开工建设前应取得自然资源部同意并完成确权工作。项目的立体确权主要有两种方式，一是由项目建设方中核江苏新能源有限公司独立申请透水构筑物海域使用权，二是由江苏核电在已有的海域温排水工业用海权证上增加透水构筑物使用权。考虑到项目公司实施主体和便利性，项目拟采用立体确权方式实施。

4.4 湿地占补平衡论证

根据湿地划分标准，中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目用地低潮时水深浅于6 m，用地应属于滨海湿地，根据《中华人民共和国湿地保护法》[7]，由于光伏项目使用桩基，立柱将占用一定湿地，根据法规要求必须依法办理相关占补平衡手续，并提交滨海湿地保护和恢复方案，项目通过专业公司论证，编制滨海湿地保护与恢复方案并提交审管部门批准。