部署在水面上的漂浮式光伏系統(tǒng) 會(huì)是能源危機(jī)的“解藥”嗎？

極客網(wǎng)·新能源3月27日 與10年前相比，光伏面板的價(jià)格暴跌了85%，大規(guī)模部署光伏系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是否可行已經(jīng)不再是一個(gè)人們關(guān)注的問(wèn)題。現(xiàn)在的一個(gè)問(wèn)題是：將這些光伏系統(tǒng)安裝在哪里？

為此各國(guó)政府提供稅收優(yōu)惠或補(bǔ)貼，鼓勵(lì)人們?cè)谖蓓?、空地和停車棚上安裝光伏系統(tǒng)，或者在荒地或農(nóng)田上安裝，并在下面種植作物。

研究表明，安裝在水面上的漂浮式光伏系統(tǒng)，可以在提供電力的同時(shí)減少水分蒸發(fā)，并且不再占用寶貴的土地，不失為一種好選擇。

漂浮式光伏系統(tǒng)將大幅提升光伏發(fā)電量

美國(guó)一研究團(tuán)隊(duì)在最新研究報(bào)告中強(qiáng)調(diào)了大規(guī)模部署漂浮式光伏系統(tǒng)的好處。他們通過(guò)計(jì)算，如果在全球11.5萬(wàn)個(gè)水庫(kù)上部署光伏系統(tǒng)的話，每年將產(chǎn)生9434TWh的電力，是美國(guó)年發(fā)電量的兩倍多，是當(dāng)今全球光伏發(fā)電量的10倍，足以為124個(gè)國(guó)家的6200多個(gè)城市提供電力。  

漂浮式光伏系統(tǒng)的工作原理與陸地安裝的光伏系統(tǒng)沒(méi)有什么區(qū)別，只是安裝在水面上而已。其安裝方式是將光伏面板固定在浮動(dòng)平臺(tái)上，并通過(guò)錨定在水底的線纜固定。每排光伏面板之間通常有一條可供工作人員進(jìn)行電氣維護(hù)或檢查的通道。 

當(dāng)然，漂浮式光伏系統(tǒng)面臨一個(gè)額外的工程挑戰(zhàn)，因?yàn)橐恍┧w的水位在風(fēng)暴或干旱期間可能會(huì)發(fā)生巨大變化，并且可能會(huì)面臨強(qiáng)烈的洋流和颶風(fēng)。所以當(dāng)漂浮式光伏系統(tǒng)被錨定時(shí)，錨定線纜可能會(huì)因?yàn)檫@些外力而松弛或斷裂。

漂浮式光伏系統(tǒng)還能減少水分蒸發(fā)

但這一模式的好處也是巨大的。報(bào)告指出，漂浮式光伏系統(tǒng)遮蔽了原本會(huì)暴露在陽(yáng)光下的水面，如果在全球范圍內(nèi)實(shí)施，每年減少水分蒸發(fā)而節(jié)省的水足夠供應(yīng)3億人。反過(guò)來(lái)，水體的溫度可以為光伏面板降溫，使漂浮式光伏系統(tǒng)更有效地收集太陽(yáng)能。 

另有報(bào)告指出，如果加州在其4000公里的運(yùn)河上全部采用漂浮式光伏系統(tǒng)，每年可以節(jié)省高達(dá)630億加侖的水，其總裝機(jī)容量將達(dá)到該州實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)所需清潔能源的一半。 

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)大約有26000個(gè)不同大小的水庫(kù)，總面積為25000平方公里。因此將特別受益于大規(guī)模部署的漂浮式光伏系統(tǒng)。如果能夠覆蓋美國(guó)30%水庫(kù)的面積，就可以產(chǎn)生1900TWh的電力，同時(shí)每年能夠節(jié)省5.5萬(wàn)億加侖的水資源。 

該研究還指出，中國(guó)每年可產(chǎn)生1100TWh的電力，其次是巴西和印度，分別為865TWh和766TWh。埃及可以部署100平方公里的漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)，每年可以產(chǎn)生66TWh的電力，同時(shí)節(jié)省超過(guò)2000億加侖的水。 

該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，包括津巴布韋、緬甸和蘇丹在內(nèi)的40個(gè)發(fā)展中國(guó)家如果安裝漂浮式光伏系統(tǒng)，其發(fā)電量都可以滿足各自的能源需求。隨著這些國(guó)家的發(fā)展，能源需求將會(huì)上升。

漂浮式光伏系統(tǒng)可以與水電系統(tǒng)協(xié)同

安裝漂浮式光伏系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，許多水庫(kù)都建設(shè)了水力發(fā)電設(shè)施，因此可以利用現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施將漂浮式光伏系統(tǒng)的電力輸送到城市。這兩種能源可以很好地互補(bǔ)。

該論文的合著者、中國(guó)南方科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院曾振中副教授說(shuō)，“光伏發(fā)電的間歇性是影響其開(kāi)發(fā)和部署的主要障礙之一，而水力發(fā)電往往是可控的，在光伏系統(tǒng)在夜間不發(fā)電時(shí)，水力發(fā)電可以彌補(bǔ)這一不足。此外，光伏發(fā)電還可以與風(fēng)力發(fā)電結(jié)合使用，互相補(bǔ)充?！?nbsp;

隨著全球氣候變化加劇了干旱，節(jié)約用水將變得更加重要。漂浮式光伏系統(tǒng)帶來(lái)的好處是，即使水庫(kù)水位嚴(yán)重下降，水力發(fā)電量開(kāi)始下降，這一系統(tǒng)仍然可以發(fā)電。

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的能源技術(shù)和政策研究員Sika Gadzanku也表示，漂浮式光伏系統(tǒng)也可以很好地與微電網(wǎng)結(jié)合，可以脫離電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，還可以使用光伏系統(tǒng)為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充電。

漂浮式光伏系統(tǒng)需要考慮生態(tài)影響

在運(yùn)河或水庫(kù)上安裝漂浮式光伏系統(tǒng)不需要占用更多的土地。論文作者之一、加州大學(xué)默塞德分校的環(huán)境工程師Brandi McKuin指出:“在同等發(fā)電量的情況下，建設(shè)光伏系統(tǒng)需要的土地是天然氣發(fā)電廠的70倍。如果我們要在保護(hù)生物多樣性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些雄心勃勃的氣候目標(biāo)，我們真的需要考慮這些利用水體的解決方案。

近年來(lái)，漂浮式光伏系統(tǒng)已經(jīng)從小型試點(diǎn)項(xiàng)目逐步發(fā)展到規(guī)模龐大的光伏發(fā)電場(chǎng)。例如在新加坡Tengeh水庫(kù)安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)，其面積已相當(dāng)于45個(gè)足球場(chǎng)。

不過(guò)她也指出這一方案的弊端。因?yàn)殡S著規(guī)模的擴(kuò)大，需要考慮到對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)的影響。例如漂浮式光伏系統(tǒng)遮蔽陽(yáng)光可能會(huì)阻止水生植物的生長(zhǎng)，或者影響當(dāng)?shù)厮B(niǎo)和候鳥(niǎo)的生存。此外，還要確定是否有一個(gè)最佳的光伏面板安裝間距，以允許水下物種在水中自由移動(dòng)。

能源是一個(gè)大問(wèn)題，業(yè)界不可能有一個(gè)萬(wàn)能的解決方案?？傮w來(lái)看，雖然僅靠漂浮式光伏系統(tǒng)并不能提供所有的電力，同時(shí)也還存在尚未探明的弊端，但業(yè)界認(rèn)為它有助于實(shí)現(xiàn)發(fā)電的多樣化，加快可再生能源革命，讓電網(wǎng)變得更有彈性，因此值得研究和推進(jìn)。

生成海報(bào)

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