部署在水面上的漂浮式光伏系统 会是能源危机的“解药”吗？

极客网·新能源3月27日 与10年前相比，光伏面板的价格暴跌了85%，大规模部署光伏系统在经济上是否可行已经不再是一个人们关注的问题。现在的一个问题是：将这些光伏系统安装在哪里？

为此各国政府提供税收优惠或补贴，鼓励人们在屋顶、空地和停车棚上安装光伏系统，或者在荒地或农田上安装，并在下面种植作物。

研究表明，安装在水面上的漂浮式光伏系统，可以在提供电力的同时减少水分蒸发，并且不再占用宝贵的土地，不失为一种好选择。

漂浮式光伏系统将大幅提升光伏发电量

美国一研究团队在最新研究报告中强调了大规模部署漂浮式光伏系统的好处。他们通过计算，如果在全球11.5万个水库上部署光伏系统的话，每年将产生9434TWh的电力，是美国年发电量的两倍多，是当今全球光伏发电量的10倍，足以为124个国家的6200多个城市提供电力。  

漂浮式光伏系统的工作原理与陆地安装的光伏系统没有什么区别，只是安装在水面上而已。其安装方式是将光伏面板固定在浮动平台上，并通过锚定在水底的线缆固定。每排光伏面板之间通常有一条可供工作人员进行电气维护或检查的通道。 

当然，漂浮式光伏系统面临一个额外的工程挑战，因为一些水体的水位在风暴或干旱期间可能会发生巨大变化，并且可能会面临强烈的洋流和飓风。所以当漂浮式光伏系统被锚定时，锚定线缆可能会因为这些外力而松弛或断裂。

漂浮式光伏系统还能减少水分蒸发

但这一模式的好处也是巨大的。报告指出，漂浮式光伏系统遮蔽了原本会暴露在阳光下的水面，如果在全球范围内实施，每年减少水分蒸发而节省的水足够供应3亿人。反过来，水体的温度可以为光伏面板降温，使漂浮式光伏系统更有效地收集太阳能。 

另有报告指出，如果加州在其4000公里的运河上全部采用漂浮式光伏系统，每年可以节省高达630亿加仑的水，其总装机容量将达到该州实现脱碳目标所需清洁能源的一半。 

这项研究发现，美国大约有26000个不同大小的水库，总面积为25000平方公里。因此将特别受益于大规模部署的漂浮式光伏系统。如果能够覆盖美国30%水库的面积，就可以产生1900TWh的电力，同时每年能够节省5.5万亿加仑的水资源。 

该研究还指出，中国每年可产生1100TWh的电力，其次是巴西和印度，分别为865TWh和766TWh。埃及可以部署100平方公里的漂浮式光伏发电系统，每年可以产生66TWh的电力，同时节省超过2000亿加仑的水。 

该研究进一步发现，包括津巴布韦、缅甸和苏丹在内的40个发展中国家如果安装漂浮式光伏系统，其发电量都可以满足各自的能源需求。随着这些国家的发展，能源需求将会上升。

漂浮式光伏系统可以与水电系统协同

安装漂浮式光伏系统的另一个优点是，许多水库都建设了水力发电设施，因此可以利用现有的电力基础设施将漂浮式光伏系统的电力输送到城市。这两种能源可以很好地互补。

该论文的合著者、中国南方科技大学环境科学与工程学院曾振中副教授说，“光伏发电的间歇性是影响其开发和部署的主要障碍之一，而水力发电往往是可控的，在光伏系统在夜间不发电时，水力发电可以弥补这一不足。此外，光伏发电还可以与风力发电结合使用，互相补充。” 

随着全球气候变化加剧了干旱，节约用水将变得更加重要。漂浮式光伏系统带来的好处是，即使水库水位严重下降，水力发电量开始下降，这一系统仍然可以发电。

美国国家可再生能源实验室的能源技术和政策研究员Sika Gadzanku也表示，漂浮式光伏系统也可以很好地与微电网结合，可以脱离电网独立运营，还可以使用光伏系统为电池储能系统充电。

漂浮式光伏系统需要考虑生态影响

在运河或水库上安装漂浮式光伏系统不需要占用更多的土地。论文作者之一、加州大学默塞德分校的环境工程师Brandi McKuin指出:“在同等发电量的情况下，建设光伏系统需要的土地是天然气发电厂的70倍。如果我们要在保护生物多样性的同时实现这些雄心勃勃的气候目标，我们真的需要考虑这些利用水体的解决方案。

近年来，漂浮式光伏系统已经从小型试点项目逐步发展到规模庞大的光伏发电场。例如在新加坡Tengeh水库安装的漂浮式光伏系统，其面积已相当于45个足球场。

不过她也指出这一方案的弊端。因为随着规模的扩大，需要考虑到对水体生态系统的影响。例如漂浮式光伏系统遮蔽阳光可能会阻止水生植物的生长，或者影响当地水鸟和候鸟的生存。此外，还要确定是否有一个最佳的光伏面板安装间距，以允许水下物种在水中自由移动。

能源是一个大问题，业界不可能有一个万能的解决方案。总体来看，虽然仅靠漂浮式光伏系统并不能提供所有的电力，同时也还存在尚未探明的弊端，但业界认为它有助于实现发电的多样化，加快可再生能源革命，让电网变得更有弹性，因此值得研究和推进。

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