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與10年前相比，光伏面板的價格暴跌了85%，大規(guī)模部署光伏系統(tǒng)在經(jīng)濟上是否可行已經(jīng)不再是一個人們關注的問題。現(xiàn)在的一個問題是：將這些光伏系統(tǒng)安裝在哪里？

為此各國政府提供稅收優(yōu)惠或補貼，鼓勵人們在屋頂、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

美國一研究團隊在最新研究報告中強調(diào)了大規(guī)模部署漂浮式光伏系統(tǒng)的好處。他們通過計算，如果在全球11.5萬個水庫上部署光伏系統(tǒng)的話，每年將產(chǎn)生9434TWh的電力，是美國年發(fā)電量的兩倍多，是當今全球光伏發(fā)電量的10倍，足以為124個國家的6200多個城市提供電力。

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平臺上，并通過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行電氣維護或檢查的通道。

當然，漂浮式光伏系統(tǒng)面臨一個額外的工程挑戰(zhàn)，因為一些水體的水位在風暴或干旱期間可能會發(fā)生巨大變化，并且可能會面臨強烈的洋流和颶風。所以當漂浮式光伏系統(tǒng)被錨定時，錨定線纜可能會因為這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。報告指出，漂浮式光伏系統(tǒng)遮蔽了原本會暴露在陽光下的水面，如果在全球范圍內(nèi)實施，每年減少水分蒸發(fā)而節(jié)省的水足夠供應3億人。反過來，水體的溫度可以為光伏面板降溫，使漂浮式光伏系統(tǒng)更有效地收集太陽能。

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

這項研究發(fā)現(xiàn)，美國大約有26000個不同大小的水庫，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30%水庫的面積，就可以產(chǎn)生1900TWh的電力，同時每年能夠節(jié)省5.5萬億加侖的水資源。

該研究還指出，中國每年可產(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，同時節(jié)省超過2000億加侖的水。

該研究進一步發(fā)現(xiàn)，包括津巴布韋、緬甸和蘇丹在內(nèi)的40個發(fā)展中國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。隨著這些國家的發(fā)展，能源需求將會上升。

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)的另一個優(yōu)點是，許多水庫都建設了水力發(fā)電設施，因此可以利用現(xiàn)有的電力基礎設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。

該論文的合著者、中國南方科技大學環(huán)境科學與工程學院曾振中副教授說，“光伏發(fā)電的間歇性是影響其開發(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，水力發(fā)電可以彌補這一不足。此外，光伏發(fā)電還可以與風力發(fā)電結合使用，互相補充。”

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)帶來的好處是，即使水庫水位嚴重下降，水力發(fā)電量開始下降，這一系統(tǒng)仍然可以發(fā)電。

美國國家可再生能源實驗室的能源技術和政策研究員Sika Gadzanku也表示，漂浮式光伏系統(tǒng)也可以很好地與微電網(wǎng)結合，可以脫離電網(wǎng)獨立運營，還可以使用光伏系統(tǒng)為電池儲能系統(tǒng)充電。

漂浮式光伏系統(tǒng)需要考慮生態(tài)影響

在運河或水庫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。如果我們要在保護生物多樣性的同時實現(xiàn)這些雄心勃勃的氣候目標，我們真的需要考慮這些利用水體的解決方案。

近年來，漂浮式光伏系統(tǒng)已經(jīng)從小型試點項目逐步發(fā)展到規(guī)模龐大的光伏發(fā)電場。例如在新加坡Tengeh水庫安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)，其面積已相當于45個足球場。

不過她也指出這一方案的弊端。因為隨著規(guī)模的擴大，需要考慮到對水體生態(tài)系統(tǒng)的影響。例如漂浮式光伏系統(tǒng)遮蔽陽光可能會阻止水生植物的生長，或者影響當?shù)厮B和候鳥的生存。此外，還要確定是否有一個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。

能源是一個大問題，業(yè)界不可能有一個萬能的解決方案。總體來看，雖然僅靠漂浮式光伏系統(tǒng)并不能提供所有的電力，同時也還存在尚未探明的弊端，但業(yè)界認為它有助于實現(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。 

原標題：部署在水面上的漂浮式光伏系統(tǒng) 會是能源危機的“解藥”嗎？