漂浮系统正大力发展应用于海洋环境

作为一种清洁、绿色、可再生能源，太阳能光伏发电是应对气候变化的重要支柱。但是，太阳能电池板并不一定要安装在地面上，也可以将漂浮系统安装在水库、池塘、湖泊等水体上的平台上，如果条件合适，有时也可以安装在海洋表面。



一、漂浮太阳能系统的好处

漂浮太阳能系统的一个重要好处是，它不会占用陆地上的宝贵空间，可以将土地用于其他用途，如耕作或建筑。在水库等水体上安装漂浮系统可以避免这个问题。另一个好处是，水体具有冷却效果，可将太阳能电池板的性能提高 5-10%。随着时间的推移，这将大大节省成本。其他潜在好处包括减少遮阳、减少土建工程、减少电网互联成本、减少水蒸发、改善水质和减少藻类繁殖。漂浮光伏发电的进一步增长潜力巨大。全球仅水电站水库的面积就超过 25 万平方公里，足以容纳足够的漂浮太阳能发电能力，其发电量是所有潜在水电站发电量的 2.5 倍。将水力发电与浮动系统结合起来，可以产生很好的效果。

二、在海洋环境中部署的漂浮系统

水上光伏正在朝着在海洋环境中部署漂浮光伏系统（FPV）的方向发展。目前，迈贝特与中国船舶集团第七二五研究所联手推动的“近海漂浮式光伏应用示范项目”已投入海洋实证应用。而内陆漂浮太阳能项目的经验可以为扩大规模并转向近岸甚至离岸条件提供可能性。因此，研究在海洋环境中设计漂浮系统的技术可行性和挑战具有现实意义，FPV 的应用会先在近海环境中测试。

漂浮太阳能应用向海洋环境过渡是一种自然趋势。世界上大多数大城市都位于沿海地区，目前正面临着强劲的人口增长、土地资源紧张、满足日益增长的能源需求的能力受到挑战等问题，这促使人们探索 FPV 的海洋应用。

三、海上漂浮系统的关键技术

根据不同地区的特点，当地的波浪高度会因地区不同而有变化，破浪可能会导致结构承受过大的荷载，从而增加材料、金属框架和锚固绳的成本，以及与运营相关的更高成本。如下图所示，根据水动力模拟估算，0.3 米高的波浪以及潮汐流和风速可对漂浮系统产生约 14 kN2/Hz 的冲击力。


图片来源：www.sciencedirect.com/topics/engineering/floating-solar

因此，目前适用于淡水环境的技术并不适用于海洋应用，所以需要重点开发适用于这些环境的技术。将漂浮系统应用于海洋条件所需的关键技术之一是引入结构复合材料，以抵御风、波浪、潮汐力以及针对船舶引起的波浪等问题。目前，浮动太阳能系统一般使用的是高密度聚乙烯（HDPE）浮筒，这种浮筒适用于淡水水库，可以确保不会污染饮用水。但在海水中，所选结构材料还要考虑盐水对材料长期耐久性的影响。