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國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》子刊《自然-可持續(xù)性》日前發(fā)布最新研究顯示，在全球各地主要水庫(kù)中放置浮式太陽(yáng)能電池板，可以大幅提高發(fā)電量并實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水，進(jìn)而滿(mǎn)足數(shù)千個(gè)城市用能需求。

這種將太陽(yáng)能電池板放置并固定在水面且通過(guò)連接水下電纜實(shí)現(xiàn)發(fā)電的浮式光伏發(fā)電技術(shù)正加速走紅全球。功能與陸地太陽(yáng)能發(fā)電相同，但發(fā)電能力遠(yuǎn)超陸地，不僅節(jié)省了寶貴的土地面積，還可以減少水面蒸發(fā)，是太陽(yáng)能領(lǐng)域因地制宜、不斷創(chuàng)新的技術(shù)成果。

■年發(fā)電潛力超9000太瓦時(shí)

《自然-可持續(xù)性》指出，全球有超過(guò)11萬(wàn)座水庫(kù)符合應(yīng)用浮式光伏的標(biāo)準(zhǔn)，總面積達(dá)55.4111萬(wàn)平方公里。如果這些水庫(kù)30%表面被覆蓋，即每個(gè)水庫(kù)覆蓋面積不超過(guò)30平方公里，每年可減少106立方千米水量蒸發(fā)，接近3億人每年用水量，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)9434太瓦時(shí)的年均浮式光伏發(fā)電潛力，這約是美國(guó)2021年發(fā)電總量的2.4倍、歐盟2021年發(fā)電總量的3倍多。如果覆蓋率降低到20%或10%，浮式光伏年均發(fā)電量則分別為7113太瓦時(shí)和4356太瓦時(shí)。

該研究論文合著者之一、加利福尼亞州大學(xué)圣克魯茲分校環(huán)境工程師埃利奧特·坎貝爾表示：“浮式光伏發(fā)電潛力驚人，是目前太陽(yáng)能發(fā)電能力的10倍以上，如果問(wèn)我什么時(shí)候可以推動(dòng)這一技術(shù)，我認(rèn)為就是現(xiàn)在。”

基于水庫(kù)位置、人口密度、電力系統(tǒng)等因素，全球總計(jì)6256個(gè)城市可以通過(guò)浮式光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)能源自給自足，其中包括154個(gè)大都市?？藏悹栔赋觯∈焦夥l(fā)電需要穩(wěn)定、無(wú)陰影的水面，灌溉渠、采石場(chǎng)湖或水庫(kù)是理想地點(diǎn)。事實(shí)上，這一技術(shù)很大程度上有利于人口密度較小的城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村地區(qū)。

美國(guó)《連線(xiàn)》指出，此前有研究表明，各國(guó)需要將各自土地面積的0.5%至5%用于太陽(yáng)能發(fā)電，才有望實(shí)現(xiàn)全面脫碳。太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目的單位能源占地面積是天然氣發(fā)電項(xiàng)目的70倍。

■我國(guó)浮式光伏發(fā)展最快

《自然-可持續(xù)性》總結(jié)了全球20個(gè)浮式光伏發(fā)電潛力最大的國(guó)家，其中，美國(guó)以每年1911太瓦時(shí)領(lǐng)先，中國(guó)以每年1107太瓦時(shí)緊隨其后，巴西以每年865太瓦時(shí)位居第3，印度和加拿大分別位居第4和第5。

以美國(guó)2021年電力消費(fèi)水平為基準(zhǔn)，該國(guó)30%水庫(kù)應(yīng)用浮式光伏，可以滿(mǎn)足全美近一半電力需求。截至目前，中國(guó)、美國(guó)、巴西等少數(shù)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始在有限容量下應(yīng)用浮式光伏技術(shù)。

我國(guó)在該技術(shù)上發(fā)展速度最快、成效最顯著。中國(guó)電建集團(tuán)湖北工程有限公司在山東省承建的華能德州丁莊水庫(kù)320兆瓦項(xiàng)目，是目前全球單體最大水上漂浮式光伏電站，于2021年底全容量并網(wǎng)發(fā)電。

去年底，我國(guó)和泰國(guó)合作修建的泰國(guó)最大水上漂浮式光伏項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，年發(fā)電量9500萬(wàn)千瓦時(shí)。2021年10月，中泰兩國(guó)在泰國(guó)東北部投建的浮動(dòng)水力太陽(yáng)能電場(chǎng)投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，可產(chǎn)生45兆瓦電力。該項(xiàng)目采用混合系統(tǒng)，即白天轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，晚上利用水力發(fā)電。

歐洲也在加速部署浮式光伏項(xiàng)目。據(jù)路透社報(bào)道，歐洲最大浮式太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)于去年7月開(kāi)始發(fā)電，可以為大約1500戶(hù)家庭供電。

■成本仍是發(fā)展障礙

提高發(fā)電效率是浮式光伏重要優(yōu)勢(shì)之一。由于光伏模塊溫度越高自身耗能越大，因此，在水域環(huán)境下可以降低光伏組件的工作溫度，從而提高組件工作效率。

美國(guó)科技趨勢(shì)新聞網(wǎng)“科技藝術(shù)”指出，太陽(yáng)能電池板可以遮蔭，進(jìn)而降低水溫、減少水面蒸發(fā)；反過(guò)來(lái)，水可以冷卻太陽(yáng)能電池板，使浮式光伏效率較陸地光伏發(fā)電高出15%。此外，節(jié)省陸地空間可以騰出更多土地用于農(nóng)業(yè)或棲息地保護(hù)。

目前，制約浮式光伏技術(shù)應(yīng)用的最大障礙就是成本，因?yàn)楦∈教?yáng)能電池板需要錨定系統(tǒng)固定，這就需要額外成本支出。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室能源技術(shù)和政策研究員西卡·加贊庫(kù)表示，安裝浮式光伏系統(tǒng)成本比陸地高25%，而且可能降低水中含氧量，傷害魚(yú)類(lèi)并影響水域生態(tài)平衡，甚至給水質(zhì)帶來(lái)負(fù)面影響。

“考慮到水域生態(tài)系統(tǒng)，我們需要進(jìn)一步研究浮式光伏的潛在影響。”加贊庫(kù)坦言，“同時(shí)還需要解決政策、規(guī)劃、融資、監(jiān)管、技術(shù)支持和建設(shè)維護(hù)等一系列問(wèn)題。”

原標(biāo)題：占地少 性能強(qiáng) 浮式光伏發(fā)電走紅全球