水上太阳能发电席卷全球水库，缺点和优点共存，是未来发展的趋势
发布时间：
2023-04-16 13:30
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光伏太阳能电池板是一种奇妙的东西，能够捕捉光并将其转化为有用的电能。它们通常安装在住宅和建筑屋顶上，从源头上抵消能源消耗。
对于电网规模的发电来说，它们通常建造在阳光直射充足的大片土地上。这个要求往往会使太阳能农场与种植农场发生冲突——有利于太阳能电池板的阳光也有利于植物的生长，特别是我们种植的粮食。
然而，制造漂浮在水上的太阳能电池阵列，与一些其它的方法不同，有一些真正的好处，那就是“漂浮式光伏发电”。
相对于典型的陆地安装而言，具有显著的工程效益，其中一个主要的好处是冷却。太阳能电池板，像许多其他电子设备一样，受益于保持在一个凉爽的温度范围内。当然，暴露在阳光下意味着，在发电时，太阳能电池板实际上被迫在高温下工作。商用光伏电池板的平均峰值效率仅为20%左右，太阳能电池板的利用率仅为1,000 W/m2左右，在产生大量电力方面，太阳能电池板已经处于劣势。将太阳能电池板漂浮在水上的效率效益约为5-6%;完全浸入水中的太阳能板表现出更大的改善，在一些测试中效率提高了11%。
浮动太阳能电池板的好处还不止于此。例如，当太阳能电池板漂浮在水库上时，它可以遮蔽水流，减少蒸发。通过遮阳和减少风的影响，这种效果可以节省高达90%的水，否则在干燥的气候中会流失到空气中，到达水中的较低水平的光线也有减少藻类生长的好处。
由于这些原因，浮动太阳能最常被建议与抽水蓄能大坝一起使用。这些设施依赖于在水中储存大量的势能，任何流失到大气中的水都是水，以后不能用来发电。作为进一步的好处，这些设施已经有基础设施连接到电网，使太阳能发电线路比在绿地开发阵列更具成本效益。
事实上，在谈论浮动太阳能时，人们经常提到的最大好处可能是，它减少了获取大片昂贵土地的需求。相反，像水库这样的现有水道可以增加太阳能，为电网提供电力。
漂浮在水面上的太阳能电池板还可以减少清洁作业对环境的影响和浪费。漂浮阵列不像陆地安装那样需要泵入清洁的水来清洗面板，这些水也几乎不会流失。
然而，浮动太阳能装置也有缺点。它们必须仔细设计，尽可能地避免腐蚀，因为潮湿的环境对电缆、框架和组件都很苛刻。这只会在盐水装置中加剧，进一步增加了破坏腐蚀的可能性。当然，腐蚀是一个可以控制的问题，因为各种淡水和海水硬件都被设计成可以承受这些环境。然而，处理这些问题增加了成本和时间，而这些问题在典型的陆地安装中就没有这样的问题。
阵列本身的设计和组装不仅要能漂浮，还要能抵抗在水面上的动力。在内陆水库，这可能涉及到被风掀起的小波浪吹来吹去或摇晃，甚至在安装抽水蓄水池时，还要处理来自进水口的摇晃、飞溅或喷射。同时必须仔细选择位置，以避免潮汐力和天气破坏硬件，正如2019年日本山仓大坝被毁所证明的那样。
2019年9日下午1点左右，日本千叶县市原市119报警称“太阳能板着火了”。据县警市原署和市原市消防局称，漂浮在山仓水库水面上的太阳能电池板被风吹走，重叠在一起，至少有50块被烧毁。
当然，维护也更困难，因为浮动装置对技术人员来说更难工作，而且还会带来额外的健康和安全风险。与更典型的地面安装相比，处理所有这些工程要求会增加浮动阵列的显著成本。
浮动太阳能电池阵列远不是天方夜谭，实际上已经在世界各地投入使用。目前运行的最大的电站是位于中国德州的320兆瓦电站。该浮动阵列位于当地燃煤电厂附近的一个水库中，预计每年可发电5.5亿千瓦时。它还与一个100兆瓦的风电场和8兆瓦时的电池存储在现场。
这也不是一次性的设施。该项目已在世界各地进行，从伦敦的6.3兆瓦装置到加利福尼亚州希尔兹堡的4.78兆瓦阵列，据称是美国最大的阵列。
然而，最大的项目在亚洲。韩国计划在黄海上建造一个巨大的2.1 GW太阳能发电厂。该项目预计耗资40亿美元，占地7000英亩，拥有500万个太阳能组件，以产生峰值输出。
与此同时，印度的一个项目希望在Omkareshwar大坝建设一个600兆瓦的浮动太阳能项目。该项目希望在2023年之前开始发电，超过现场部署的520兆瓦水电站的发电能力。大坝本身主要用于储存灌溉用水，由于减少了蒸发，太阳能装置会在水库中保持水分不流失。
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