图①：“黄海一号”的六边形浮体构型具有良好的拓展拼接性，通过模块拓展拼接，可推动未来深远海海上光伏规模化开发（模拟图）。

图②：陆上组装阶段，工作人员正在对桁架结构进行焊接安装。

图③：“黄海一号”上的白色集装箱式建筑中，搭载了监测系统、微电网能量管理系统。

图④：“黄海一号”在陆上组装完成后被起吊，即将装船运往作业海域。

图⑤：2024年9月，起重船将“黄海一号”吊离运输船，将在作业海域安置。

中国华能集团供图

六边形的外观、亮黄色的“皮肤”……山东半岛南部黄海海域，中国华能“黄海一号”（以下简称“黄海一号”）在海面上随着波浪轻轻起伏。

瞄准深远海光伏资源开发而设计建造的“黄海一号”，是我国首套抗浪型漂浮式海上光伏平台。日前，它已在中国华能集团山东半岛南4号海上风电场正式开始运行。作为试验验证平台，未来一年，它将开展漂浮式海上光伏平台抗风浪能力、耐久性、可维护性、组件发电性能及耐候性等试验，为深远海海上光伏的大规模开发探寻最优解决方案。

“黄海一号”甲板表面为何是六边形？它具备哪些特殊技能？未来，它将如何推动我国海上光伏走向深远海？记者日前采访了“黄海一号”项目团队。

蜂巢仿生设计

六边形平台铺设光伏板更多、发电量更足

从高空俯瞰，“黄海一号”犹如一颗星，静静地漂浮在离岸30公里的海面上。

据了解，“黄海一号”采用了项目团队创新开发的桁架式钢塑混合六边形浮体构型。该平台的上层是六边形甲板，边长为25米，面积约1624平方米，相当于4个标准篮球场面积大小。甲板上搭载了光伏系统、微电网能量管理系统和监测系统，是光伏发电的作业区。它的下部是浮体本体与系泊系统，为其提供支撑和浮力，确保平台能够在海上恶劣的自然条件下稳固“安家”。

六边形的外观，不仅是“黄海一号”有别于传统光伏平台的独特标识，也赋予了它更多隐藏技能——

更好的延伸性。“众所周知，蜂巢是由多个正六边形房孔拼接而成的，这种结构不但具有较高的稳定性，而且结构效率更佳，拓展拼接性更好。”“黄海一号”漂浮式海上光伏平台浮体设计工程师雷宇告诉记者，该平台正是利用了蜂巢仿生设计。在未来进行海上光伏规模化开发时，该平台所应用的六边形浮体构型能够更快、更好地完成模块拼接拓展。

更高的“性价比”。为了给“黄海一号”选择合适的构型，设计研发团队在设计之初进行了多型式比对测算，发现在同等周长、同等用料的情况下，六边形比四边形和三角形的面积都要大。应用六边形浮体构型，意味着可以铺上更多的光伏板、发出更多的电。记者了解到，目前该平台上共铺设了434块光伏板，分为3种技术路线、4种容量，以测试出在海上盐雾条件下哪种类型的光伏板发电最稳健、最高效。

海面开阔无遮挡，日照时间长，加之海面反光作用，同等条件下，海上光伏发电量较陆地光伏发电量总体可高出5%至10%。为了最大程度提升光伏板接收海上光照的时长，“黄海一号”上的光伏板总是以“平躺”的状态浮在海面上。

“海上风浪复杂多变、方向难测，‘平躺’看似懒洋洋的，其实能最大程度地降低风阻，让平台更好地适应海浪起伏。但要确保正常平稳作业，还得提高平台对周围环境的适应性。”雷宇解释，由于对称性，圆形是所有几何形状中环境适应性最强的形状。“但是，如果平台采用圆形构型，在模块拓展拼接时，圆弧的轮廓容易造成空间浪费，相同面积下铺设长方形的光伏板数量相对较少。最终，我们选择形状近似的六边形构型作为最优方案。”

“桁架+浮力块”结构

可抵御极端低温、高强度日照等复杂海况

从项目立项到正式投产，“黄海一号”只花了1年左右时间，但前期研发却花了2年多时间。

研发的挑战主要来自恶劣的海况。

近年来，为缓解用地矛盾，光伏发电逐渐从地面电站转向海上光伏。然而现阶段建设的海上光伏平台以桩基式为主，适用于水深小于5米的浅海水域。如果要迈向较深海域，这种类型的海上光伏平台往往面临较大的技术和经济性挑战。

“‘黄海一号’布设的示范场址水深约30米，离岸距离为30公里，最大浪高超过10米。我们需要设计出一款既轻又稳的浮体，以确保光伏电站在目标海域既安全发电又尽可能降低造价。这是项目团队面临的最大难题。”雷宇说。

为解决上述难题，项目团队决定从结构设计上提升平台抗浪性能。

抗浪型漂浮式海上光伏平台又称不可上浪型漂浮式海上光伏平台，所谓“抗浪”“不可上浪”，是指平台在海上作业期间，海浪无法砰击或溅到其上层甲板，从而避免波浪涌到光伏板表面腐蚀光伏组件和电气系统，最大限度保证发电功效。项目团队最终设计出的“黄海一号”比传统海上光伏平台更为“高挑”，水上7.5米、水下1.5米，总高度达9米。这一设计高度足以适应安装海域内的任何天气，大大提升了漂浮式海上光伏平台的使用年限。

提升平台的稳定性，就要减少风浪对平台整体的载荷。“黄海一号”与海面最接近的部位是平台的浮体结构，这是确保平台既轻又稳的关键所在——“桁架+浮力块”结构。

记者注意到，在上层六边形甲板底下，有50多根黄色柱子，有的与甲板垂直，有的斜嵌在两根立柱之间。这些纵横交错的柱子构成了“黄海一号”的桁架结构，是为整个平台提供支撑保障和稳定强度的关键构成。“我们特意挑选了直径40厘米至130厘米的柱子，在保证强度的同时，减小柱体与海浪、海风接触的受力面积，增大柱子间空隙，可让海浪和海风顺利通过，从而实现平台的稳定运行。”“黄海一号”漂浮式海上光伏平台项目工程师毕成说。

在桁架下部，安装着64个橙色筒状浮体，这就是“黄海一号”的主要浮力来源——浮力块。浮力块使用抗紫外线和耐海水腐蚀的新型复合材料，通过滚塑工艺生产一体成型，内部全部填充模塑聚苯板泡沫。这延长了浮力块在极端低温、高强度日照等复杂海况条件下的使用寿命，提升了其抗冲击能力，从而可巩固平台整体的稳定性。相比于传统的纯钢结构浮体，这种结构的浮力块可有效降低浮体用钢量约25%。

“黄海一号”看似浮在海面，其实有一双坚强有力的“脚”，确保它在波涛汹涌的大海中站得稳。毕成介绍，这双“脚”是平台的系泊系统，由6根长265米、单根重量达55吨的锚链构成，一头拴着平台，一头延伸到海底，将平台与海床牢牢“锁定”。“系泊系统就像是风筝的线，减少风浪影响下平台的晃荡位移，避免平台偏离作业区域。”

搭载“智慧中枢”

为深远海光伏规模化开发积累实证数据

在“黄海一号”上层甲板中央，有三个白色的集装箱式建筑，其中搭载了监测系统、微电网能量管理系统。它们占地面积虽小，却发挥着大作用，是平台的“智慧中枢”。

监测系统如同“黄海一号”的“五官”，可以通过海上微气象和太阳辐射传感器、平台运动与应变智能监测装置、加速度传感器等，实时监测温度、湿度、风速、风向和光照强度等海洋环境信息和平台结构状态信息，并通过无线网络将各类数据传输反馈到陆地集控中心。借助该系统，陆地集控中心可实现对海上光伏平台的全景监控、运行态势感知和智能控制，为深远海光伏后续规模化开发应用提供数据支撑和指导。

微电网能量管理系统主要负责“电能调配”，由逆变器、储能电池、可调负载电阻、控制器等电气设备组成。“通过实时判断不同类型光伏组件的发电效率和发电量，该系统可智能化地将电能分配给储能电池、监测系统、可调负载电阻等用电设备，在让光伏板以最大能力发电的同时，保证平台电气系统整体稳定运行。”毕成解释道。

微电网能量管理系统运行的前提是要与光伏组件建立畅通连接，这也是“黄海一号”系统调试的重要一环。

“当时光伏组件始终无法使微电网能量管理系统正常启动。”全程参与调试工作的毕成现在仍然记得，临近交付，调试进度却停滞不前，大家内心焦灼。

毕成回忆，在尝试多种方法无果后，项目团队成立紧急攻关小组，结合调试数据，筛查可能存在问题的节点。同时，协调各设备厂家增派调试人手，盘点逆变器、储能电池、弱电柜、可调负载电阻等设备运行数据，并根据数据进行倒查。“从早上7点一直到深夜11点，几个人闷在狭小的集装箱内，顶着高温作业……这样高强度的状态持续了整整两天，好在最终找到了症结，顺利完成了调试。”

由于“黄海一号”所搭载的系统绝大多数是“量身打造”，没有现成的案例可参考，项目团队在7天内先后对逆变—储能—负载系统、交流屏—弱电柜系统、监测系统等8套系统开展了不少于20次调试检验。

“黄海一号”凝聚了项目团队和建设者的诸多心血。自正式投入运行以来，“黄海一号”已陆续收集并回传相关作业数据。这些数据为将来大面积海上光伏平台的设计以及海上风电、光伏设施同场开发建设提供相关依据。

“黄海一号”场址周边有很多风电机组，记者了解到，未来该平台将和这些风电机组共享电缆。由于风电和光伏发电的不同周期特点，这将在节约开发成本的同时形成互补，实现供电削峰填谷，从而确保电网的稳定和安全。

逐光而行，向海而生。雷宇表示，“黄海一号”采集的试验验证数据，将为未来深远海光伏规模化开发提供新的技术路线支撑，在推动海洋能源资源集约化高效开发利用的同时，还将为推动深远海光伏平台与其他海洋产业融合发展、打造多元化产业模式提供有益参考。