我國于2020年9月22日在聯(lián)合國大會上提出，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)“碳中和”。2020年12月12日，我國進一步宣布，到2030年，中國單位GDP二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。
在此背景下，水上漂浮式光伏電站成為近期的熱議話題。水上光伏電站是利用水上基臺將光伏組件漂浮在水面進行發(fā)電。其特點在于不占用土地資源，水體對光伏組件有冷卻效應，從而抑制組件表面溫度上升以獲得更高的發(fā)電量。此外，將太陽能電池板覆蓋在水面上，還可以減少水面蒸發(fā)量，抑制藻類繁殖，保護水資源。
早在2011年，美國《科學日報》就有了關于漂浮式光伏電站的報道。該技術截止到2019年末，全球范圍內(nèi)安裝的規(guī)模不到3GW，僅占全世界光伏發(fā)電總裝機容量的1%，使用率較低。東亞能源產(chǎn)業(yè)觀察預測，2025年亞洲地區(qū)將新建10GW漂浮式水上光伏項目。
一、國外發(fā)展狀況
１、日本
日本是目前世界上水上漂浮式光伏電站實際應用最多的國家，根據(jù)截至2014年年底的統(tǒng)計，已有3.824MW并網(wǎng)，2015年預計約15MW并網(wǎng)，另還有約15MW將于2016年年初并網(wǎng)。
“桶川水上太陽能”項目：
2013年6月在日本崎玉縣，日本西部控股集團投資的1.18MW“桶川水上太陽能”項目在桶川市的一個3萬平方米的非飲用水水庫建成并投入運行。該項目在占水庫面積43%（1.3萬平方米）的水面上用錨固定了木筏狀的基臺，基臺上鋪設了4536塊260W太陽能電池板，光伏板傾斜角度12°，采用集中式逆變器。
該項目采用的技術為法國天地公司研制的漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)，將光伏發(fā)電組件固定在浮塊上，浮塊由高密度聚乙烯制成，沒有金屬部件，安裝是模塊式拼接，簡便快捷，項目建設期約6周，其中漂浮系統(tǒng)和光伏組件安裝各需要3周。水庫及其周邊河流充足的水源擁有良好的冷卻效果，發(fā)電量同比屋頂或地面光伏發(fā)電系統(tǒng)可提高10％左右。
該項目耗資3.5億日元（約合人民幣2180萬元），所發(fā)電量由東京電力公司按照日本太陽能上網(wǎng)電價（37.8日元/kWh，約合0.38美元/ kWh）收購，銷售收入預計為每年約5000萬日元。
兵庫縣大型水上光伏電站：
由日本京瓷株式會社和東京盛世利租賃株式會社共同投資建造的日本兵庫縣大型水上光伏電站于今年3月底投入運行。
此次投入運行的是位于兵庫縣加東市西平池的約1.7MW“兵庫高岡西水上兆瓦級光伏電站”，和位于東平池的約1.2MW“兵庫高岡東水上兆瓦級光伏電站”。兩處電站安裝數(shù)量總計達11256塊，預計年發(fā)電量約達330萬kWh。
大阪漂浮式光伏電站：
在大阪府岸和田市的蓄水池“傍示池”水面上建設的約1MW光伏電站“DREAM Solar Float 1號@神於山” 于今年4月6日開工建設，8月11日竣工，并開始了商業(yè)運營，電站從2015年8月10日開始向關西電力全量售電，這是大阪府首座水上光伏電站。項目投資額約為5億日元，預計投入運轉后的年發(fā)電量約為118萬kWh，年售電額約為3776萬日元。
蓄水池的面積約為2萬平方米，在其中約1萬平方米的水面上浮著4016個260W的太陽能電池板。項目利用浮體架臺（類似木排的樹脂構件）支撐太陽能電池板，每個浮體架臺上設置一定數(shù)量的太陽能電池板，首先在地面上將太陽能電池板安裝到浮體架臺上，再用吊車運到儲水池的水面上設置。
2、亞洲其他國家
在當前規(guī)劃或在建的16個浮式光伏項目中，有14個位于亞洲國家。其中，中國、韓國、印度、泰國以及越南的浮式光伏市場，在未來10年間的表現(xiàn)將“尤為突出”。“中國作為當前全球最大的光伏市場，浮式光伏技術發(fā)展前景也頗為可觀，截至目前，已有多個在建大型浮式光伏項目，包括位于杭州慈溪的320兆瓦浮式光伏項目、安徽150兆瓦浮式光伏項目等。與此同時，韓國也正計劃建設裝機規(guī)模為2.1吉瓦的浮式光伏項目。”
印度：
印度國家水力發(fā)電公司計劃在印度喀拉拉邦南部建設世界最大的水上漂浮式光伏電站，裝機容量50MW。用來試水的加爾各答水上漂浮式太陽能光伏已于2016年1月宣布完成。該項目共包括10個1千瓦的玻纖光伏組件，每年可發(fā)電至少1400度電，平均每天發(fā)電4度。
韓國：
Topsun公司將在韓國開發(fā)一座100MW的浮動式光伏發(fā)電系統(tǒng)，100kW的試驗性項目已定于2013年開工，2014年至2015年該項目規(guī)模擴增至100MW。
新加坡：
安裝在新加坡碧安公園的花園池塘水面上的漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)于2013年成功并網(wǎng)發(fā)電，裝機容量5kW。該系統(tǒng)由鳳凰太陽能有限公司領銜的私人合作基金投資，計劃用一年的時間測試漂浮式光發(fā)電系統(tǒng)的淡水水域適宜性，同時還將嚴密監(jiān)測該系統(tǒng)對水質量、植物和動物的影響，量化評價預期的效益，如水冷卻對光伏發(fā)電電池效率的改善，水面覆蓋而減少的淡水蒸發(fā)量，遮擋陽光直射水體而阻止水藻的繁殖等。
3、歐洲
英國：
早在2011年，英國設計師菲爾-波利(Phil Pauley)就提出漂浮式太陽能電池，不同于現(xiàn)在的漂浮式光伏電站，它是一種漂浮在海面上的網(wǎng)狀太陽能電池，太陽能電池可連接在一起，形成一個龐大的網(wǎng)絡狀結構，伴隨著浮力船在水面上忽沉忽浮，還可以收集產(chǎn)生的波能。
2014年英國第一座漂浮的光伏電站在伯克郡建成，該漂浮電站位于沃格雷夫附近的Sheeplands農(nóng)場，由800塊光伏板組成，總裝機容量為200kW，項目共耗資25萬英鎊，投資將在6年內(nèi)獲得收益，在未來的20年中，農(nóng)場主Mark Bennett將每年可以獲得20500英鎊的補貼 ，農(nóng)場每年將節(jié)省的電費2.4萬英鎊。
挪威：
2012年挪威船級社（DNV）的研究人員推出了所謂的動態(tài)漂浮式海上太陽能發(fā)電場概念。4200個560W的薄膜太陽能電池板組成一個2MW的六邊形太陽能陣列，將多個陣列連接在一起，則可組成一個50MW或以上的光伏電站。
光伏陣列分成了若干發(fā)電區(qū)域，各發(fā)電區(qū)域將所生產(chǎn)的電力輸送至收集電力的兩個主開關，然后在一個中央變壓器處提升電壓。這個海上太陽能發(fā)電場的中心島連接有30kV的電力傳輸線，此傳輸線將一系列的其他太陽能島連接起來，以形成一個閉循環(huán)，然后繼續(xù)將電力傳輸至岸上的變電站，以與干線電網(wǎng)相連接。
4、美洲
美國：
美國SPG公司早在2007年就在加州修建了一個400kW的浮動式太陽能陣列項目，經(jīng)過4年的完善，該公司又推出了商業(yè)化的浮動式太陽能陣列，安裝在索諾瑪縣的一座灌溉池塘里，系統(tǒng)通過池塘底部鋪設的電纜與輸電網(wǎng)連接。該項目在2016年并網(wǎng)運行，項目的裝機容量為12.5MW。
巴西：
巴西的水上漂浮式光伏電站試點項目計劃在亞馬遜的巴爾比納水電廠進行，350MW的容量使其成為世界上最大的漂浮太陽能發(fā)電場。
澳洲：
早在2016年澳大利亞第一個漂浮式光伏電站就開始動工，該項目位于南澳大利亞Jamestown的一個污水處理廠，裝機容量4MW，橫跨三個水處理池，所生產(chǎn)的電力供應污水設施本身和該地區(qū)企業(yè)。
二、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
相較日本、英國、韓國等國家已經(jīng)陸續(xù)有漂浮式光伏電站落戶，我國起步較晚，我國首座水面漂浮式光伏發(fā)電站試驗項目將在湖北省棗陽市熊河水庫興建，2015年底建成投產(chǎn)。項目由湖北省地方水電公司、長江委設計院新能源公司和襄陽市熊河水庫管理處共同投資，概算總投資1038萬元，總裝機1200kW。
2017年7月，浙江建德水上光伏電站并網(wǎng)發(fā)電。
2017年7月，江蘇最大漂浮式光伏電站并網(wǎng)發(fā)電。
2020年6月，湖南首個水面漂浮光伏電站穩(wěn)定運行 年可發(fā)電1.25億千瓦時。
2020年5月，銅陵海螺水泥有限公司投建水上光伏項目。
2020年11月，世界單體最大水面漂浮式光伏電站在山東開建。
三、浮式光伏特點
漂浮式水上光伏電站的硬件組成部分主要為光伏面板、匯流箱、逆變設備、變壓器、集電線路、聚乙烯浮體架臺等。
漂浮式水上光伏主要存在以下優(yōu)勢：
①節(jié)約用地：建立在水面上，不占用土地資源，可減少征地費用。
②提高發(fā)電量：水體對光伏組件有冷卻效應，可以抑制組件表面溫度上升，從而獲得更高的發(fā)電量。根據(jù)日本兵庫縣大型水上光伏電站實驗對比分析，由于水面的冷卻效果，電池板發(fā)電量增加約14％。
③減少蒸發(fā)和藻類繁殖：將太陽能電池板覆蓋在水面上，理論上可減少水面蒸發(fā)量，抑制水中藻類繁殖，有利于水資源的保護。
④運營維護方便：光伏電站建立在水中，可以減少灰塵對組件的污染，且方便組件清洗，同時閑雜人員與動物難以接近組件，可有效防止人員及動物對組件的破壞。
⑤旅游效益：遼闊的水面上整齊排列的光伏組件，可以作為一項具有特色的景點，成為該區(qū)域的一道景觀，帶來旅游效益。
⑥避免組件遮光：對比陸地，水面相對開闊，可以有效避免山體、樹林等對組件的遮擋，太陽能照射面積均勻且光照時間長。
⑦降低跟蹤系統(tǒng)成本：組件角度、間距一致，方便太陽能跟蹤系統(tǒng)的安裝和運行，不需要對每塊電池板安裝雙軸跟蹤系統(tǒng)，大大減少跟蹤系統(tǒng)成本。
⑧節(jié)約成本：不需要組件基礎和支架，節(jié)省基礎和支架造價，節(jié)約成本。
⑨消納方便：建于距離村莊、城市較近的水域，可以就近消納，減少并網(wǎng)難、限電等不利因素，提高效率。
漂浮式水上光伏也存在一些劣勢：
①漂浮設備要求高：漂浮式水上光伏需要漂浮設備支撐光伏電池板，浮體架臺對抗腐蝕性能、低密度、抗凍脹、抗風浪、壽命、承載能力等均要求較高。
②選址要求高：漂浮式水上光伏電場場址宜選在面積較廣、徑流穩(wěn)定、風速低、光照條件好、水位變化較小、開發(fā)條件較好、無大規(guī)模航運、生態(tài)非敏感區(qū)等水域。
③不確定因素多：大風、水位、結冰等因素對其影響較大，同時需監(jiān)測光伏組件對水質、水中魚類、植物等有無不利影響。
④施工難度大：施工過程需考慮較多因素，水上作業(yè)很難大量使用重型機械等進行高效率施工，工序相對要求更多，工期也相應增長。需要潛水或在船上的作業(yè)很多。船上作業(yè)要考慮平衡性和安全性，也不能損壞水池堤壩等設施。
來源：光伏測試網(wǎng)
