田灣核電基地灘涂光伏示范項目研究與實踐

姜孔華

(江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000)

按照中國核能電力股份有限公司統一部署，江蘇核電以“一三五”目標路線圖為工作指引，緊扣建設多元化核電基地的中心任務，利用自身資源和地域優勢，與中核匯能合作開發中核田灣灘涂光伏示范項目，該項目建成后將成為全國最大的海上光伏項目和全球首個核電廠溫排水海域立體確權光伏項目，將成為“核、光、儲多能互補”新能源的樣板工程。

1 田灣核電基地附近海域資源情況

1.1 連云港市灘涂整體情況

連云港市位于江蘇省北部，北與山東省日照市交界，南與江蘇省鹽城市毗鄰，是江蘇省海洋發展重要城市，海岸主要為砂質和泥質，連云港市沿海灘涂面積10萬公頃以上，占全市陸域面積11%以上。連云港灘涂具有豐富的自然資源和悠久的發展歷史，連云港因地制宜，發揮優勢開發灘涂海域資源，產業主要有近海水產養殖、制鹽加工、港口開發和旅游觀光等，在建設亞歐大陸橋頭堡方面起了重要作用。

1.2 田灣核電基地附近海域情況

田灣核電基地建設8臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，8臺機組溫排水工業用海共計約35 km2，排放口溫排水用海海域已經獲得海域使用權證。

田灣核電基地所在海灣內水下地形坡度較緩，0 m等深線距岸1～2 km，地貌類型為屬潮間帶淤泥質淺灘，水下地形較平坦，海底高程范圍0～6 m，水深范圍由近岸0 m向海域過渡6 m左右。海灘物質為基本上由粒徑為0.005～0.02 mm的黏土質物質組成，具有典型的淤泥質海岸特征，海域平均潮差約為3.38 m，田灣核電基地附近海岸形勢如圖1所示。

圖1 田灣核電基地附近海岸形勢圖Fig.1 The coastal situation near Tianwan NPP

2 海洋灘涂光伏電廠國內實施情況

2.1 發展海洋灘涂光伏電廠政策

2020年，我國首次提出“碳達峰、碳中和”的“雙碳”目標，黨中央和國務院提出，全面推進太陽能發電大規模開發和高質量發展，加快智能光伏產業創新升級和特色應用，創新“光伏+”模式，推進光伏發電多元布局[1]。

江蘇省能源規劃提出，加快推進“光伏+”綜合利用，鼓勵利用農業大棚、魚塘水面、沿海灘涂、采煤塌陷區等資源復合開發光伏電廠。

發展海洋灘涂光伏是實現“雙碳”目標的有力舉措，海洋灘涂光伏建設符合國家和江蘇省產業政策支持發展方向，有利于創新拓展海洋資源多元化綜合利用，有利于促進地區低碳轉型和可持續高效發展。

2.2 海洋灘涂光伏電廠發展情況

海洋灘涂光伏電廠主要有樁基支架式和懸浮漂浮式兩種，支架式海洋灘涂光伏電廠由于其對灘涂地面占用面積少，對灘涂原有生態環境影響小，在國內發展迅速。

國內沿海的山東省、浙江省和福建省對于建設海洋灘涂光伏電廠出臺多項鼓勵政策，并在用海用地方面給以優惠支持，2020年以來，已建成和投運多個海洋灘涂光伏電廠，電廠采用與農業和漁業互補綜合利用的形式實施，項目取得的生態效益、社會效益和經濟效益顯著。

大唐浙江象山長大涂灘涂光伏項目位于浙江省寧波市象山縣高塘島鄉長大涂，項目使用灘涂4 516畝，總裝機容量300 MW，項目于2020年9月18日開工建設，2021年6月29日投產發電[2]。

3 項目建設情況

中核田灣200萬千瓦灘涂光伏示范項目使用田灣核電基地已確權溫排水區域灘涂面積36 000畝，采用分塊發電、集中并網，該項目體量大，用海復雜，屬國內示范工程。

中核田灣200萬千瓦灘涂光伏示范項目采用3 709 440塊540 Wp高效單晶硅組件，共分成480個子方陣。按25年運營期考慮，年平均上網電量235 413.77萬 kW·h，年平均等效滿負荷利用小時數為1 175.25 h[3]，田灣灘涂光伏示范項目示意圖如圖2所示。

圖2 田灣灘涂光伏示范項目布置圖Fig.2 The schematic of the Tianwan tidal flat photovoltaic demonstration project

項目配套儲能電廠200 MW/400 MW·h，容量分為2組，單組容量100 MW/200 MW·h。兩組儲能分別通過1臺主變升壓至220 kV，再通過1回220 kV電纜接入光伏電廠220 kV母線。項目的大規模電化學儲能電廠為電化學儲能電廠在電網系統中調頻、調峰響應速度、調節能力等多方面提供了現實數據基礎，為后續電化學儲能和虛擬電廠實踐提供了數據理論基礎，可促進我國電網的多元化、智能化發展。

4 項目的特殊性

與普通地面或者灘涂光伏電廠建設相比，中核田灣200萬千瓦灘涂光伏項目所在區域為田灣核電廠已確權的溫排水區域，在與核電廠相容性分析、海域使用論證、用海立體確權和濕地占補平衡方面有較大的不同。

4.1 與核電廠運行溫排水相容性分析

由于核電廠的特殊性，為確保核電廠的運行安全，必須對光伏項目建設對核電廠溫排水的影響進行論證。項目用海位于田灣核電廠溫排水區域海域范圍內，8臺核電機組冷卻水流量達到422～472 m3/s，附近海域洋流較慢，海水擴散能力一般。光伏項目建設勢必會對核電廠運行帶來一定影響，國家審管部門也高度關心光伏建設給核電廠運行帶來的影響，光伏項目建設不能影響到核電廠的安全穩定高效運行和7/8號機組工程建設。

項目委托專業公司對田灣核電廠8臺機組運行開展必要的模擬計算工作，綜合評價光伏項目建設對田灣核電規劃8臺機組運行溫排水排放海域絕對溫度變化等的影響，為核電運行環境影響評價提供參考依據。模擬計算的同時，也可以根據溫度場變化合理布置光伏板支柱，確保核電廠和光伏項目建設最終影響范圍符合電廠附近的海域功能區和海洋環境功能區。

溫排水影響評價主要根據電廠海域岸線地形、水文、氣象條件動態變化以及核電廠溫排水影響的熱量模型開展相應的溫度場變化模擬研究，模型中針對光伏影響水溫的主要因素——輻射遮擋、風速遮擋以及樁柱阻流。

通過模擬計算得出，受光伏板遮蔽作用，光伏區水表面白天吸收外界熱量減少，同時夜間向外散熱減少，水表面整體處于失熱狀態，由此造成核電廠排水工程水域水溫有所下降，岸邊下降幅度最大，至外海逐漸降低。光伏樁柱對工程海域流場會存在一定影響，表現為光伏區流動方向趨向于東西向，流動減弱，光伏區南北側外圍流動增強。

在優化布置光伏板情況下，從圖3可以看出，在與核電廠8臺機溫排水評估相同的地形、氣象和水文條件，光伏疊加核電廠8臺機運行工況下工程海域全潮最大溫升面積減小，冬、夏季全潮最大4 ℃溫升范圍減小幅度分別為1.6 km2和0.6 km2，冬、夏季全潮最大1 ℃溫升范圍減小幅度分別為5.0 km2和0.6 km2，光伏與核電疊加后溫升范圍滿足核電廠溫排水區域符合功能區要求[4]。

圖3 冬季光伏建設溫升影響對比圖Fig.3 Comparison ofthe temperature rise influence of photovoltaic construction in winter

4.2 海域使用論證

項目用海區為核電廠排放溫排水區域，原為傳統紫菜養殖區，光伏項目建設應根據《海域使用論證技術導則》[5]對所在海域及毗鄰區域自然環境、資源及產業布局進行專業調查，針對光伏樁基和光伏板布置方案開展海域使用論證工作。論證包括用海的適宜性及合理性，對海域生態、資源環境及相鄰海洋功能區的影響程度，與海洋功能區劃和相關規劃符合性分析，與利益相關方(田灣核電廠、毗鄰港口、海水養殖、海島旅游等)相互影響分析，以及項目用海選址、方式、面積、期限的合理性分析。定量分析項目實施對相關海域的水動力條件、泥沙運移路徑、岸灘及底床沖淤特性、水質/底質質量狀況和生態環境等諸方面的影響，并提出項目用海的對策和建議。通過論證分析，中核田灣200萬千瓦灘涂光伏項目用海對周邊環境影響較小，光伏建設和運行時，光伏支柱對海域水動力產生一定影響，會促進懸浮泥沙灣內淤積，但影響可控，通過合理的布置光伏支柱和施工進度控制，不會影響核電的取排水工程，項目整體對周邊生態影響在可接受范圍內，與周邊利益相關方無明顯用海沖突，滿足連云港市海洋功能區和海洋環境功能區。

4.3 海洋灘涂開發立體確權

隨著中國經濟的高速發展，近岸海域的開發范圍和用途不斷提高，人們對于海域空間資源的開發需求已從單一領域轉向全方位開發利用。

國家海洋局于2016年10月印發《關于進一步規范海上風電用海管理的意見》[6]，提出“鼓勵實施海上風電項目與其他開發利用活動使用海域的分層立體開發”，這可以最大限度發揮海域資源效益，這為海洋綜合開發和立體確權提供了指導意見。

國內已有多個海洋立體開發案例，如遼寧省長海縣實行的養殖用海立體確權管理、連云港海濱跨海大橋立體確權管理等，這也為在田灣核電廠附近海域開發灘涂光伏電廠提供了實踐和政策支撐。

參照田灣跨海大橋建設情況，根據海域使用論證技術導則，中核田灣200萬千瓦灘涂光伏示范項目建設用海需進行立體確權，項目開工建設前應取得自然資源部同意并完成確權工作。項目的立體確權主要有兩種方式，一是由項目建設方中核江蘇新能源有限公司獨立申請透水構筑物海域使用權，二是由江蘇核電在已有的海域溫排水工業用海權證上增加透水構筑物使用權。考慮到項目公司實施主體和便利性，項目擬采用立體確權方式實施。

4.4 濕地占補平衡論證

根據濕地劃分標準，中核田灣200萬千瓦灘涂光伏示范項目用地低潮時水深淺于6 m，用地應屬于濱海濕地，根據《中華人民共和國濕地保護法》[7]，由于光伏項目使用樁基，立柱將占用一定濕地，根據法規要求必須依法辦理相關占補平衡手續，并提交濱海濕地保護和恢復方案，項目通過專業公司論證，編制濱海濕地保護與恢復方案并提交審管部門批準。

5 結論

1)項目利用田灣核電廠附近特殊用途功能區域建設光伏電廠，建成后將成為全國最大的海上光伏發電項目，也是江蘇省第一個沿海灘涂海上光伏項目，將為今后江蘇沿海建設灘涂光伏提供參考借鑒。

2)項目建成后將在區域電網內形成“核光儲”多能互補樣板工程，項目考慮“核能+光伏+儲能”新能源一體化建設方案，建成后將有較好的示范作用。

3)通過合理布置光伏組件，光伏電廠建成后符合溫排水功能區劃要求，通過增加海洋立體確權提高海洋使用率，為我國海洋經濟創新和全國核電廠溫排水海域綜合利用提供示范作用。

6 后續思考

1)中核田灣200萬千瓦灘涂光伏電廠建成后，將會成為連云港市科普旅游的新亮點，田灣核電本身是全國核能科普基地，灘涂光伏電廠可與核能科普、特色小鎮和海上觀光旅游相結合，突出科技旅游、綠色旅游特色，在促進旅游業發展的同時，提高了公眾對核電多能互補清潔能源的認可度。

2)光伏示范項目按照功率10%及以上比例配建調峰能力儲能電廠(時長2 h)，項目儲能容量達200 MW/400 MW·h。儲能電廠與田灣核電廠直線距離為5 km左右，利用好儲能電廠與核電廠調峰、應急電源備用將在項目建成后進行論證，提升儲能電廠使用效率。

3)現在運行和在建核電廠均位于沿海經濟發達地區，能源消耗總量大，對綠色用電需求旺盛，在后續建設規劃中可以根據各地海洋和灘涂資源情況統一規劃用海申請，一步到位進行海域使用確權工作，核電開發和光伏電廠建設同步實施。