海上光伏的立體分層用海模式研究

程永鑫，楊 瀟，李國權(quán)

（國家海洋信息中心，天津 300171）

海洋是人類社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)來源和保障。隨著海洋開發(fā)利用水平的逐漸提高，一方面海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展；另一方面由于海洋空間資源日益稀缺，不同用?；顒?dòng)之間的空間矛盾也愈發(fā)激烈。在此情況下，對(duì)海洋空間由平面開發(fā)轉(zhuǎn)向立體利用成為一種行之有效的解決方案。近年來，海上光伏作為新型用海方式發(fā)展迅速，但受限于空間資源和產(chǎn)業(yè)特性，推動(dòng)海上光伏與其他行業(yè)立體分層布局成為實(shí)踐趨勢。從中央到地方在迫切的需求引導(dǎo)下出臺(tái)了一系列推動(dòng)海上光伏立體分層布局的政策，“風(fēng)光漁”“漁光互補(bǔ)”等新型復(fù)合利用方式相繼出現(xiàn)。

學(xué)術(shù)界對(duì)于立體分層用海及兼容性的研究已比較普遍。其中，在海洋功能的兼容性上，王淼等從立體功能區(qū)劃的劃分原則和依據(jù)出發(fā)，嘗試構(gòu)建了基于疊置分析的海域空間兼容性利用立體功能區(qū)劃模型[1]。趙琪等嘗試選取海域使用情況、海域自然契合度、海域需求空間等相關(guān)指標(biāo)構(gòu)建了基于兼容性用海的評(píng)估指標(biāo)體系，論證了兼容性用海的評(píng)估方法[2]。岳奇等通過對(duì)海洋功能區(qū)劃的兼容性問題進(jìn)行深入探討，認(rèn)為兼容性判定時(shí)應(yīng)遵循區(qū)劃目標(biāo)優(yōu)先、管理要求優(yōu)先、維護(hù)基本功能優(yōu)先和保證基本功能開發(fā)優(yōu)先等四項(xiàng)原則[3]。在海洋空間的立體性上，李彥平等通過對(duì)海洋空間進(jìn)行立體分層處理，并按照用海需求類型的不同將用海空間分為不同層次，而后基于“排他性”原則對(duì)分層用海的可行性進(jìn)行了判別和分析[4]。翟偉康等通過分析我國海域空間資源的自然分層立體特性，以及空間資源開發(fā)由單一到多層次的開發(fā)過程，最后對(duì)我國海域空間資源開發(fā)利用所產(chǎn)生的權(quán)限界定問題進(jìn)行探討[5]。崔旺來等刻畫了立體分層使用指引體系，并通過分階段劃定、分步驟化解，以及法律聯(lián)動(dòng)彈性機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)空間權(quán)屬的精細(xì)化管理[6]。關(guān)于光伏與其他產(chǎn)業(yè)立體利用領(lǐng)域，學(xué)者們的研究多集中于“漁光互補(bǔ)”的產(chǎn)業(yè)模式及效益評(píng)估上。江富平從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等方面選取指標(biāo)，構(gòu)建了“漁光互補(bǔ)型”光伏發(fā)電的效益評(píng)價(jià)體系[7]；曹玲以SWOT 分析法對(duì)主要的“漁光互補(bǔ)”模式進(jìn)行分析，并對(duì)“漁光互補(bǔ)”模式進(jìn)一步發(fā)展提出建議[8]；張家華等介紹了“漁光互補(bǔ)”的概念特點(diǎn)和價(jià)值，并針對(duì)性提出發(fā)展建議[9]；徐洪鋼通過建立“漁光互補(bǔ)”項(xiàng)目的環(huán)境資源效益評(píng)價(jià)體系，提出改進(jìn)項(xiàng)目環(huán)境資源效益評(píng)價(jià)的建議措施[10]；湯俊超等通過對(duì)光伏農(nóng)業(yè)中“光伏+種植業(yè)”“光伏+畜牧業(yè)”“光伏+漁業(yè)”的業(yè)態(tài)進(jìn)行分析，提出發(fā)展建議[11]。

綜上所述，學(xué)者們對(duì)于立體分層用海及兼容性的概念及實(shí)踐研究已較為豐富，對(duì)于光伏與其他產(chǎn)業(yè)尤其是漁業(yè)兼容發(fā)展的綜合效益評(píng)估及環(huán)境影響等研究較為全面，但關(guān)于海上光伏的用海立體分層利用模式研究尚少見，關(guān)于海上光伏與其他行業(yè)立體分層布局管控的研究也較少。因此，本文從海上光伏用海的立體布局實(shí)踐出發(fā)，研究其立體分層特性，厘清海上光伏能與哪些用海活動(dòng)在同一海域立體分層布局，為明確海上光伏的布局管控政策和完善海洋空間布局管控體系提供參考。

1 管理實(shí)踐及需求

1.1 海上光伏立體分層利用的需求背景

海上光伏立體分層利用主要有兩方面的需求。一方面，近岸海域空間節(jié)約集約利用的需求。原海洋功能區(qū)劃和海島保護(hù)規(guī)劃絕大多數(shù)停留于平面層次和單一用途，在部分空間利用需求集中區(qū)域仍有較大的綜合利用潛力。探索海上光伏立體分層利用，實(shí)質(zhì)上就是擺脫原有對(duì)海洋功能分區(qū)單一主導(dǎo)功能的開發(fā)利用，由原有二維平面的面上利用擴(kuò)展至海洋三維空間綜合開發(fā)，由粗放型用海轉(zhuǎn)向集約化利用，能夠極大地促進(jìn)海洋資源使用效率的提升[12]。另一方面，由于海上光伏發(fā)展時(shí)間較短，原海洋功能區(qū)劃編制時(shí)較少考慮到其發(fā)展空間需求，劃定的光伏用?？臻g較少。當(dāng)下布局發(fā)展海上光伏，在已無過多光伏專用空間的情況下，與其他用?；顒?dòng)共享同一海域，立體分層利用是必經(jīng)之路。在此背景下，亟待厘清海上光伏能與哪些用?；顒?dòng)在立體空間共享海域，研究其立體分層用海的主要模式，為其立體利用和進(jìn)一步的立體確權(quán)提供支撐。

1.2 海上光伏立體分層利用的管理實(shí)踐

在光伏產(chǎn)業(yè)向海發(fā)展需求的驅(qū)使下，各級(jí)管理機(jī)構(gòu)對(duì)于海上光伏復(fù)合開發(fā)、立體利用管控的相關(guān)政策和文件不斷出臺(tái)。在中央層面，國家發(fā)展改革委等部委出臺(tái)的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》明確鼓勵(lì)“漁光互補(bǔ)”；《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》進(jìn)一步提出鼓勵(lì)“風(fēng)光漁”融合發(fā)展。在地方層面，遼寧、山東、浙江等沿海省份相繼發(fā)布文件，推動(dòng)海上光伏與圍海養(yǎng)殖、鹽田、電廠溫排水區(qū)的立體綜合利用，并提出海上光伏項(xiàng)目布局、立體確權(quán)的管控要求。由此可見，從中央到沿海地方均對(duì)海上光伏布局的需求不斷增大、管理實(shí)踐日益豐富，同時(shí)從政策角度對(duì)于光伏立體分層利用的引導(dǎo)和推動(dòng)不斷增強(qiáng)。但是由于缺乏系統(tǒng)研究，政策指引僅做方向性引導(dǎo)，多強(qiáng)調(diào)的是“要去做”，而距離落地實(shí)施的“如何做”尚有距離。在此情況下進(jìn)行海上光伏立體分層利用的模式研究，確有必要性。

2 海上光伏立體分層用海的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)

2.1 海洋空間的立體性

海洋空間的立體性是海上光伏立體分層布局的前提和基礎(chǔ)。《中華人民共和國海域使用管理法》（以下簡稱《海域法》），明確提出對(duì)于海域的定義，是指我國所屬的內(nèi)水、領(lǐng)海的水面、水體、海床和底土。據(jù)此，在海洋空間研究中一些學(xué)者將海洋空間在縱向?qū)用娣譃樗?、水體、海床和底土四個(gè)部分[13]。還有一些學(xué)者立足于實(shí)踐，認(rèn)為水面上方的邊界范圍較難界定，于是將水面上方空間從水面的概念中抽離，將海洋空間在縱向上分為水面上方空間、水面、水體、海床和底土5 個(gè)部分[14]。但考慮到契合管理實(shí)踐的需要，以及與《海域法》的相關(guān)要求保持統(tǒng)一，采用第一種分層方式則更為適宜。由此將海洋定義為4 層空間，即水面、水體、海床和底土。其中，水面指海水表面及上下方一定的空間，水體指水面和海床之間的空間，海床指海底表面及上下方一定的空間，底土指海床以下的空間（圖1）。

圖1 海洋空間立體剖面圖

2.2 海洋資源的立體分布特征

海洋空間在縱向上的多個(gè)層次均有不同的資源屬性，從水面、水體、海床到底土均分布有獨(dú)特的海洋資源。例如，水面主要分布著太陽能、風(fēng)能等可再生能源資源，海床和底土則分布著石油、天然氣、海砂等海洋礦產(chǎn)資源（表1）。而通常對(duì)于某種海洋資源的開發(fā)利用僅需占據(jù)立體空間的某一層次或部分層次，而非全部的海洋空間。這也就意味著，某區(qū)域在滿足互不影響或互有促進(jìn)的情況下，可以分層次同時(shí)供多種用?；顒?dòng)進(jìn)行使用。資源的分層安排，也使得開發(fā)利用的分層變成現(xiàn)實(shí)可能，這也成為海上光伏能夠進(jìn)行立體分層利用的基本條件。

表1 各層級(jí)海洋空間資源分布

3 海上光伏立體分層用海的實(shí)施路徑分析

3.1 基本邏輯

海洋空間的立體性和海洋資源分布的分層性，為海上光伏用海的立體分層利用提供了基本條件?；诖?，海上光伏的立體分層利用，一方面要立足于海洋空間的立體性，厘清光伏和其他用?；顒?dòng)所占據(jù)的空間層次。另一方面，即使在同一空間層次，因同時(shí)存在不同的資源，如水面同時(shí)分布著空間資源、太陽能資源、風(fēng)能資源等多種資源，這也表征著即使在同一空間層次也可能容許不同的用?；顒?dòng)，這就需要進(jìn)一步判斷海上光伏用海與同一空間層次上其余用?；顒?dòng)相互兼容的可行性。綜上所述，從目前的用海需求及管理實(shí)踐出發(fā)，要厘清海上光伏立體分層用海的具體模式，需要綜合海上光伏在空間上的立體性和在功能上的兼容性，得出進(jìn)一步的結(jié)論。

3.2 用?；顒?dòng)的縱向空間占用特征判別

自然資源部發(fā)布的《省級(jí)海岸帶綜合保護(hù)與利用規(guī)劃編制指南（試行）》（以下簡稱《省級(jí)指南》），將海洋發(fā)展區(qū)進(jìn)一步劃分為漁業(yè)用海區(qū)、交通運(yùn)輸用海區(qū)、工礦通信用海區(qū)、游憩用海區(qū)、特殊用海區(qū)和海洋預(yù)留區(qū)6 個(gè)二級(jí)區(qū)，在二級(jí)區(qū)內(nèi)劃分了19個(gè)三級(jí)區(qū)。但是由于分區(qū)主要是按照用海行業(yè)不同進(jìn)行分類，而非用海空間層次，即使在三級(jí)分區(qū)內(nèi)部，不同用?；顒?dòng)之間其所占據(jù)的用?？臻g層次也并非一致，如路橋隧道區(qū)（三級(jí)分區(qū)）內(nèi)的用?；顒?dòng)，跨海橋梁和海底隧道所占據(jù)的用海層次明顯不一致，故以分區(qū)為單元進(jìn)行立體層次劃分并不科學(xué)，以分區(qū)內(nèi)的用?；顒?dòng)來進(jìn)行匹配則更為符合實(shí)踐需求。具體的判別方式：一是要剔除因用海性質(zhì)或特殊要求無法進(jìn)行立體利用的用海方式，如軍事用海、油氣開采等活動(dòng)；二是要考慮到用海活動(dòng)主體所占據(jù)的空間層次，同時(shí)還需進(jìn)一步考慮到保障用海活動(dòng)順利開展的其他空間，即附占空間（指用海活動(dòng)的非主要占用空間，在該空間需優(yōu)先保障主要用?；顒?dòng)順利開展）所占據(jù)的空間層次。據(jù)此，我們對(duì)海上光伏所占據(jù)的海洋空間進(jìn)行判定。目前的海上光伏主要有樁基式和漂浮式兩種模式，其用海活動(dòng)主體主要為光伏陣列和維持陣列的水上平臺(tái)及其附屬設(shè)施的用?？臻g，其主要利用的資源類型為太陽能，占據(jù)的空間層次主要為水面空間（圖2）。樁基式海上光伏的附占空間主要是樁基所涉及的水體、海床和底土，漂浮式光伏的附占空間主要是固錨裝置所依附的水體、海床和底土。因兩種主流光伏用海占據(jù)空間層次幾乎一致，以下不做進(jìn)一步區(qū)別分析。

圖2 海上光伏占據(jù)的空間層次分析

明確海上光伏的用海層次主要為水面空間后，需要進(jìn)一步對(duì)其余可進(jìn)行立體分層利用的用?；顒?dòng)進(jìn)行分析，篩選出不占據(jù)水面空間的用?；顒?dòng)，以進(jìn)一步與海上光伏進(jìn)行立體分層用海。結(jié)合《省級(jí)指南》提出的分區(qū)要求和《海域使用分類》（HY/T 123-2009）明確的用?；顒?dòng)，按照上述判定規(guī)則，對(duì)剩余可進(jìn)行立體利用的用?；顒?dòng)進(jìn)行層次分析，得出其中可進(jìn)行立體分層利用且不占據(jù)水面空間的用?；顒?dòng)主要有：漁業(yè)用海區(qū)中的底播養(yǎng)殖、人工魚礁養(yǎng)殖，交通運(yùn)輸用海區(qū)中的海底隧道用海，工礦通信用海區(qū)中的取排水口用海、溫排水用海、海上風(fēng)電用海和海底電纜管道用海，特殊用海區(qū)內(nèi)的傾倒用海（表2）。

表2 不占據(jù)水面的主要用?；顒?dòng)

3.3 海上光伏與其他用海的兼容性判別

僅從空間分層的角度判定某一用?；顒?dòng)能否與光伏分層利用不夠全面。一方面，在同一用海層次可能存在能夠與海上光伏進(jìn)行立體分層利用的用?；顒?dòng)；另一方面，一些用?；顒?dòng)即使在空間上與海上光伏能夠共存，但是也可能存在功能上互斥，導(dǎo)致無法立體分層利用。因此，需要對(duì)海上光伏與可立體利用的用?；顒?dòng)的兼容性進(jìn)行進(jìn)一步判別分析。在用海活動(dòng)兼容性判別上，一些學(xué)者從區(qū)劃目標(biāo)、區(qū)劃管理要求、基本功能等兼容原則角度進(jìn)行研究[3]，還有一些學(xué)者從海域自然契合度、需求空間、使用狀況、承載能力、投資收益等角度對(duì)兼容性進(jìn)行評(píng)估[2]。結(jié)合相關(guān)學(xué)者的思路與方法，以及工作的實(shí)際需求，提出兼容性的判斷基本原則為：一是要考慮用海行為的性質(zhì)，需要建立海上固定設(shè)施、平臺(tái)等的用?；顒?dòng)，由于其對(duì)海洋空間的占用具有長期性和不易改變性，往往兼容性差；僅進(jìn)行小規(guī)模利用，不使用或較少使用固定設(shè)施的用?；顒?dòng)，通常兼容性較好。二是考慮到用海行為生態(tài)影響，一般生態(tài)影響較大的活動(dòng)兼容生態(tài)影響小的。三是兼容需要考慮主要功能的實(shí)現(xiàn)，在兼容海上光伏的同時(shí)，不得影響其主要功能的實(shí)現(xiàn)。據(jù)此原則，將海上光伏與其他用?；顒?dòng)的兼容性劃分為兼容和不兼容兩種情形，具體判斷如表3。

表3 海上光伏用海的兼容性判定

3.4 海上光伏立體分層用海方案的模式設(shè)置

對(duì)海上光伏的立體性和兼容性進(jìn)行判定后，綜合上述研究（表2，表3）得出如下結(jié)論：海上光伏在漁業(yè)用海區(qū)-增養(yǎng)殖區(qū)中能夠與底播養(yǎng)殖和人工魚礁在空間上分層利用，與網(wǎng)箱養(yǎng)殖雖同時(shí)占用水面空間，但通過兼容性判斷得出網(wǎng)箱養(yǎng)殖與海上光伏能夠兼容，因此在漁業(yè)用海區(qū)的增養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)，能夠布設(shè)海上光伏。海底隧道用海與海上光伏用海在立體上可分層、功能上可兼容，故交通運(yùn)輸用海區(qū)-路橋隧道區(qū)內(nèi)能夠與海底隧道用海立體分層布設(shè)海上光伏。取排水口、溫排水、海上風(fēng)電、海底電纜和海上光伏在空間、功能上均可共存，鹽田用海在功能上可兼容，因此在工礦通信用海區(qū)中的工業(yè)用海區(qū)、海底電纜管道用海區(qū)、鹽田用海區(qū)、可再生能源用海區(qū)能夠設(shè)置海上光伏。特殊用海區(qū)中的傾倒用海雖然在空間上和海上光伏能夠共存，但是在功能上不能與海上光伏兼容，因此在傾倒用海區(qū)內(nèi)不允許海上光伏的布設(shè)。海上光伏具體的分層用海方案如表4 所示。

表4 海上光伏立體分層用海方案

海上光伏立體分層布局的方案選擇具有多宜性。由于海洋資源分布的立體性，在同一區(qū)域內(nèi)不僅能與一種海洋功能進(jìn)行立體分層利用，形成兩種功能用海區(qū)（圖3，方案1、2），在同一海域可能同時(shí)立體分布三個(gè)及以上的用海活動(dòng)（圖3，方案3、4、5），例如，一些地區(qū)正在推廣的“風(fēng)光漁”一體布局，正是在同一海域同時(shí)存在風(fēng)電、光伏和養(yǎng)殖三種用?；顒?dòng)。但需要注意的是，若在同一立體空間同時(shí)布局除海上光伏外兩個(gè)及以上的用?；顒?dòng)時(shí)，則不僅需要對(duì)海上光伏與其他用?；顒?dòng)的空間分層、功能兼容做判斷，還需要對(duì)剩余用?；顒?dòng)及項(xiàng)目整體的實(shí)施做進(jìn)一步研究論證。

圖3 海上光伏立體利用示意圖

3.5 海上光伏立體分層利用需考慮的因素

布局應(yīng)符合分區(qū)管控規(guī)則。海上光伏立體分層用海應(yīng)符合《海域法》等相關(guān)法律法規(guī)要求，符合國土空間規(guī)劃、海洋環(huán)境保護(hù)規(guī)劃確定的分區(qū)和對(duì)應(yīng)的用途管制規(guī)則、環(huán)境準(zhǔn)入規(guī)則和負(fù)面清單，其布局上應(yīng)考慮到重要生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)紅線等的分布，控制對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的不利影響。在其他功能區(qū)內(nèi)立體分層布局海上光伏時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意項(xiàng)目用海首先應(yīng)保證由功能區(qū)劃或海岸帶規(guī)劃確定的主導(dǎo)功能用?；顒?dòng)的順利實(shí)施，保障主導(dǎo)功能用海所占據(jù)的用?？臻g。

項(xiàng)目布局應(yīng)充分做好研究論證。實(shí)施立體分層利用的海上光伏項(xiàng)目，應(yīng)以現(xiàn)行法律法規(guī)和技術(shù)導(dǎo)則為準(zhǔn)則，綜合考慮所在海域、所在功能分區(qū)的實(shí)際狀況，充分論證項(xiàng)目布局的經(jīng)濟(jì)性、合理性以及技術(shù)上的可行性，同時(shí)考慮本空間其余用海項(xiàng)目的使用面積、年限、用海方式合理性，因時(shí)因地制宜選擇方案。

做好用?；顒?dòng)間的協(xié)調(diào)管理。如光伏項(xiàng)目需要在已登記海域使用權(quán)的海域布局，要充分與海域現(xiàn)有使用權(quán)人進(jìn)行符合用海的協(xié)商，充分處理好權(quán)屬關(guān)系、使用年限、開發(fā)使用時(shí)序、進(jìn)入退出管理、作業(yè)安排和補(bǔ)償金額等問題，避免權(quán)屬糾紛，并按照用海層次不同分層設(shè)置海域使用權(quán)。海上光伏項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)行過程中要充分維護(hù)現(xiàn)有使用權(quán)人的用海權(quán)益。

4 結(jié)語

本文立足于海洋空間資源的立體性，對(duì)海上光伏的立體分層用海分區(qū)方案選擇和實(shí)施模式進(jìn)行了初步的研究探討，以完善海上光伏布局管控的規(guī)則，為實(shí)踐提供一定的參考，為行業(yè)發(fā)展提供助力。研究發(fā)現(xiàn)，海上光伏主要能夠在漁業(yè)用海區(qū)、工礦通信用海區(qū)、交通用海區(qū)內(nèi)，與養(yǎng)殖、海上風(fēng)電、海底隧道等用?；顒?dòng)立體兼容布局。但本文主要基于較大尺度的空間視角，未立足具體海域的環(huán)境本底特征，提出的方案也更多為原則性的討論，需要進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。