漂浮系統(tǒng)正大力發(fā)展應(yīng)用于海洋環(huán)境

作為一種清潔、綠色、可再生能源，太陽(yáng)能光伏發(fā)電是應(yīng)對(duì)氣候變化的重要支柱。但是，太陽(yáng)能電池板并不一定要安裝在地面上，也可以將漂浮系統(tǒng)安裝在水庫(kù)、池塘、湖泊等水體上的平臺(tái)上，如果條件合適，有時(shí)也可以安裝在海洋表面。



一、漂浮太陽(yáng)能系統(tǒng)的好處

漂浮太陽(yáng)能系統(tǒng)的一個(gè)重要好處是，它不會(huì)占用陸地上的寶貴空間，可以將土地用于其他用途，如耕作或建筑。在水庫(kù)等水體上安裝漂浮系統(tǒng)可以避免這個(gè)問(wèn)題。另一個(gè)好處是，水體具有冷卻效果，可將太陽(yáng)能電池板的性能提高 5-10%。隨著時(shí)間的推移，這將大大節(jié)省成本。其他潛在好處包括減少遮陽(yáng)、減少土建工程、減少電網(wǎng)互聯(lián)成本、減少水蒸發(fā)、改善水質(zhì)和減少藻類(lèi)繁殖。漂浮光伏發(fā)電的進(jìn)一步增長(zhǎng)潛力巨大。全球僅水電站水庫(kù)的面積就超過(guò) 25 萬(wàn)平方公里，足以容納足夠的漂浮太陽(yáng)能發(fā)電能力，其發(fā)電量是所有潛在水電站發(fā)電量的 2.5 倍。將水力發(fā)電與浮動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，可以產(chǎn)生很好的效果。

二、在海洋環(huán)境中部署的漂浮系統(tǒng)

水上光伏正在朝著在海洋環(huán)境中部署漂浮光伏系統(tǒng)（FPV）的方向發(fā)展。目前，oety歐億體育與中國(guó)船舶集團(tuán)第七二五研究所聯(lián)手推動(dòng)的“近海漂浮式光伏應(yīng)用示范項(xiàng)目”已投入海洋實(shí)證應(yīng)用。而內(nèi)陸漂浮太陽(yáng)能項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)可以為擴(kuò)大規(guī)模并轉(zhuǎn)向近岸甚至離岸條件提供可能性。因此，研究在海洋環(huán)境中設(shè)計(jì)漂浮系統(tǒng)的技術(shù)可行性和挑戰(zhàn)具有現(xiàn)實(shí)意義，F(xiàn)PV 的應(yīng)用會(huì)先在近海環(huán)境中測(cè)試。

漂浮太陽(yáng)能應(yīng)用向海洋環(huán)境過(guò)渡是一種自然趨勢(shì)。世界上大多數(shù)大城市都位于沿海地區(qū)，目前正面臨著強(qiáng)勁的人口增長(zhǎng)、土地資源緊張、滿足日益增長(zhǎng)的能源需求的能力受到挑戰(zhàn)等問(wèn)題，這促使人們探索 FPV 的海洋應(yīng)用。

三、海上漂浮系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐牟ɡ烁叨葧?huì)因地區(qū)不同而有變化，破浪可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承受過(guò)大的荷載，從而增加材料、金屬框架和錨固繩的成本，以及與運(yùn)營(yíng)相關(guān)的更高成本。如下圖所示，根據(jù)水動(dòng)力模擬估算，0.3 米高的波浪以及潮汐流和風(fēng)速可對(duì)漂浮系統(tǒng)產(chǎn)生約 14 kN2/Hz 的沖擊力。


圖片來(lái)源：www.sciencedirect.com/topics/engineering/floating-solar

因此，目前適用于淡水環(huán)境的技術(shù)并不適用于海洋應(yīng)用，所以需要重點(diǎn)開(kāi)發(fā)適用于這些環(huán)境的技術(shù)。將漂浮系統(tǒng)應(yīng)用于海洋條件所需的關(guān)鍵技術(shù)之一是引入結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，以抵御風(fēng)、波浪、潮汐力以及針對(duì)船舶引起的波浪等問(wèn)題。目前，浮動(dòng)太陽(yáng)能系統(tǒng)一般使用的是高密度聚乙烯（HDPE）浮筒，這種浮筒適用于淡水水庫(kù)，可以確保不會(huì)污染飲用水。但在海水中，所選結(jié)構(gòu)材料還要考慮鹽水對(duì)材料長(zhǎng)期耐久性的影響。