水上漂浮太阳能的优点和缺点

漂浮太阳能发电的电气原理与地面和屋顶系统相似。独特之处在于可拆卸的浮体结构，可以安装在未开发使用的水域并在水体上大规模发电。这篇文章将介绍水上漂浮太阳能的优点和缺点以及其他有用信息。



一、什么是漂浮太阳能？

漂浮太阳能，也称为水上浮动光伏系统，是指位于水体上方的太阳能电池阵列。太阳能电池板牢固地安装在浮体结构上，虽然会轻微晃动但不影响系统稳定发电。通常，漂浮太阳能系统会安装在池塘、湖泊和水坝上，因为与海洋相比，这些地方的风力相对较小。

浮动太阳能是一种环保的发电方式，融合了海洋和可再生能源技术。这些浮动阵列产生的电力通过水下电缆传输到指定的输电塔。

二、系统的关键组件

1、太阳能电池板：与地面或屋顶使用的电池板相同，功能同样是捕获阳光并将其转换为电能。我们可以使用更高效的电池板，在有限的空间内最大限度地提高能量输出。

2、浮体：浮体平台一般使用耐用的高密度材料制成，例如 HDPE（高密度聚乙烯），可确保太阳能电池板浮在水面上。此外，还可以在浮子上添加铝制框架，以增强稳定性并为太阳能电池板提供坚固的安装结构。

3、锚固系统：采用锚固系统牢固地固定浮动平台，避免因风或水流引起的漂移，从而保证太阳能电池阵列在水体上的稳定性和精确定位。锚固拉索可以选择合成纤维、钢丝或链条等材料，具体取决于水体的深度和性质。

4、逆变器：太阳能电池板产生的直流电需要转换为交流电 (AC)，以便于在电气系统中使用。逆变器执行这一关键转换，确保优化电力输出，供电网或现场设施使用。

5、电缆：采用特殊的防水电缆和耐用的连接器来管理系统内的电气连接。这些电缆将太阳能电池板连接起来，并将产生的电力传输到陆地上的逆变器和电网连接点，确保安全高效的能源传输。

三、浮动太阳能的优势

1、空间效率

浮动太阳能可以很好的利用空间，特别是在土地供应受限或成本过高的地区。浮动太阳能系统可以装在水库、水坝和湖泊等未充分利用的水体，减少了重新利用土地或清理自然景观来建造太阳能发电站的需要。这是一个显著的优势，因为它可以在不牺牲宝贵土地资源的情况下发电，从而让土地可用于其它方面。

2、提高效率

浮动光伏系统中水与太阳能电池板之间的共生关系可提高太阳能效率。水的自然冷却效果有助于维持太阳能电池板的较低运行温度，从而缓解太阳能板的过热问题。这种温度调节优势可将太阳能电池板的效率提高高达 15%，从而提高能量输出，从而提高投资回报率。

3、反照率效应

水体具有固有的反射特性，有助于产生反照率效应，从而提高浮动太阳能电池板的效率。阳光从水面反射回太阳能电池板会增加可转换成电能的光子数量。这种互惠互利的相互作用增加了总能量产量，使浮动太阳能系统成为优化太阳能发电的有吸引力的方案。

4、节约用水

浮动太阳能电池板有助于减少水体的蒸发，从而保护水资源。特别是在缺水问题日益严重的干旱和半干旱地区，浮动太阳能电池板的遮光效果可以显著抑制水的蒸发，保护重要的水资源。此外，通过抑制阳光的穿透，漂浮系统有助于控制有害藻类的生长，从而有助于改善水质。

5、降低安装成本

与地面太阳能相比，浮动太阳能的成本会较低。因为不用征地和进行大量场地准备，而这些往往需要大量费用。此外，浮动太阳能系统靠近附近水力发电厂或水处理设施的现有电力基础设施，可以节省集成和传输基础设施的成本。

6、对水生生物影响小

初步研究表明，与其他水上或水下结构相比，浮动太阳能系统对水生生物的影响较小。浮动太阳能电池板的设计和定位可以确保对水生栖息地的干扰最小，从而促进与水生生态系统的良性共存。

7、可扩展性和灵活性

你可以从小型浮动太阳能开始，然后根据需要进行扩展。浮动平台的模块化特性使其易于调整和扩展系统，以适应不同的场地尺寸和配置。



四、漂浮太阳能的缺点

1、增加初始投资

与传统的地面光伏系统相比，浮动太阳能系统及其平台、锚和电缆更加复杂，前期成本也更高。然而，一些成本分析表明，如果将可以抵消初期支出的效率改进考虑在内，浮动系统在其整个使用寿命期间产生的成本可能与地面系统相当，或略高于地面系统。

2、未经证实的耐用性

浮式太阳能在试点项目中已经运行了十多年，证明了其可靠运行。然而，它们的长期耐用性尚未完全确定。有必要收集更多数据，了解这些系统如何经受数十年的暴露，包括天气引起的磨损、性能随时间下降以及整个运行寿命期间持续维护的影响等因素。

3、限制应用

这项技术并非普遍适用。许多浮动太阳能项目规模庞大，为大型商业或公用事业公司提供电力。对于需要太阳能的个人或实体来说，选择屋顶或地面太阳能系统是一种更实用的选择。

目前大多数浮动太阳能发电场都位于人造水体中，包括水库、废水储存池和农业灌溉池。这些设施还存在于采石场和采矿场、水坝和靠近海岸线的地区等各种环境中。虽然天然水体为太阳能开发提供了机会，但人工水库具有独特的优势。这些水库通常带有之前建好的基础设施和通道，这是人造水库的优势，这有助于更轻松、更经济高效地安装和维护漂浮太阳能系统。