漂浮系統正大力發展應用于海洋環境

作為一種清潔、綠色、可再生能源，太陽能光伏發電是應對氣候變化的重要支柱。但是，太陽能電池板并不一定要安裝在地面上，也可以將漂浮系統安裝在水庫、池塘、湖泊等水體上的平臺上，如果條件合適，有時也可以安裝在海洋表面。



一、漂浮太陽能系統的好處

漂浮太陽能系統的一個重要好處是，它不會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。在水庫等水體上安裝漂浮系統可以避免這個問題。另一個好處是，水體具有冷卻效果，可將太陽能電池板的性能提高 5-10%。隨著時間的推移，這將大大節省成本。其他潛在好處包括減少遮陽、減少土建工程、減少電網互聯成本、減少水蒸發、改善水質和減少藻類繁殖。漂浮光伏發電的進一步增長潛力巨大。全球僅水電站水庫的面積就超過 25 萬平方公里，足以容納足夠的漂浮太陽能發電能力，其發電量是所有潛在水電站發電量的 2.5 倍。將水力發電與浮動系統結合起來，可以產生很好的效果。

二、在海洋環境中部署的漂浮系統

水上光伏正在朝著在海洋環境中部署漂浮光伏系統（FPV）的方向發展。目前，oety歐億體育與中國船舶集團第七二五研究所聯手推動的“近海漂浮式光伏應用示范項目”已投入海洋實證應用。而內陸漂浮太陽能項目的經驗可以為擴大規模并轉向近岸甚至離岸條件提供可能性。因此，研究在海洋環境中設計漂浮系統的技術可行性和挑戰具有現實意義，FPV 的應用會先在近海環境中測試。

漂浮太陽能應用向海洋環境過渡是一種自然趨勢。世界上大多數大城市都位于沿海地區，目前正面臨著強勁的人口增長、土地資源緊張、滿足日益增長的能源需求的能力受到挑戰等問題，這促使人們探索 FPV 的海洋應用。

三、海上漂浮系統的關鍵技術

根據不同地區的特點，當地的波浪高度會因地區不同而有變化，破浪可能會導致結構承受過大的荷載，從而增加材料、金屬框架和錨固繩的成本，以及與運營相關的更高成本。如下圖所示，根據水動力模擬估算，0.3 米高的波浪以及潮汐流和風速可對漂浮系統產生約 14 kN2/Hz 的沖擊力。


圖片來源：www.sciencedirect.com/topics/engineering/floating-solar

因此，目前適用于淡水環境的技術并不適用于海洋應用，所以需要重點開發適用于這些環境的技術。將漂浮系統應用于海洋條件所需的關鍵技術之一是引入結構復合材料，以抵御風、波浪、潮汐力以及針對船舶引起的波浪等問題。目前，浮動太陽能系統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，可以確保不會污染飲用水。但在海水中，所選結構材料還要考慮鹽水對材料長期耐久性的影響。