我國(guó)于2020年9月22日在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。2020年12月12日，我國(guó)進(jìn)一步宣布，到2030年，中國(guó)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(fèi)比重將達(dá)到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)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(tái)將光伏組件漂浮在水面進(jìn)行發(fā)電。其特點(diǎn)在于不占用土地資源，水體對(duì)光伏組件有冷卻效應(yīng)，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(yáng)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(hù)水資源。

早在2011年，美國(guó)《科學(xué)日?qǐng)?bào)》就有了關(guān)于漂浮式光伏電站的報(bào)道。該技術(shù)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(jī)容量的1%，使用率較低。東亞能源產(chǎn)業(yè)觀察預(yù)測(cè)，2025年亞洲地區(qū)將新建10GW漂浮式水上光伏項(xiàng)目。

一、國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

１、日本

日本是目前世界上水上漂浮式光伏電站實(shí)際應(yīng)用最多的國(guó)家，根據(jù)截至2014年年底的統(tǒng)計(jì)，已有3.824MW并網(wǎng)，2015年預(yù)計(jì)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(yáng)能”項(xiàng)目：
2013年6月在日本崎玉縣，日本西部控股集團(tuán)投資的1.18MW“桶川水上太陽(yáng)能”項(xiàng)目在桶川市的一個(gè)3萬(wàn)平方米的非飲用水水庫(kù)建成并投入運(yùn)行。該項(xiàng)目在占水庫(kù)面積43%（1.3萬(wàn)平方米）的水面上用錨固定了木筏狀的基臺(tái)，基臺(tái)上鋪設(shè)了4536塊260W太陽(yáng)能電池板，光伏板傾斜角度12°，采用集中式逆變器。

該項(xiàng)目采用的技術(shù)為法國(guó)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(méi)有金屬部件，安裝是模塊式拼接，簡(jiǎn)便快捷，項(xiàng)目建設(shè)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(kù)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(xiàng)目耗資3.5億日元（約合人民幣2180萬(wàn)元），所發(fā)電量由東京電力公司按照日本太陽(yáng)能上網(wǎng)電價(jià)（37.8日元/kWh，約合0.38美元/ kWh）收購(gòu)，銷(xiāo)售收入預(yù)計(jì)為每年約5000萬(wàn)日元。

兵庫(kù)縣大型水上光伏電站：
由日本京瓷株式會(huì)社和東京盛世利租賃株式會(huì)社共同投資建造的日本兵庫(kù)縣大型水上光伏電站于今年3月底投入運(yùn)行。

此次投入運(yùn)行的是位于兵庫(kù)縣加?xùn)|市西平池的約1.7MW“兵庫(kù)高岡西水上兆瓦級(jí)光伏電站”，和位于東平池的約1.2MW“兵庫(kù)高岡東水上兆瓦級(jí)光伏電站”。兩處電站安裝數(shù)量總計(jì)達(dá)11256塊，預(yù)計(jì)年發(fā)電量約達(dá)330萬(wàn)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(shè)的約1MW光伏電站“DREAM Solar Float 1號(hào)@神於山” 于今年4月6日開(kāi)工建設(shè)，8月11日竣工，并開(kāi)始了商業(yè)運(yùn)營(yíng)，電站從2015年8月10日開(kāi)始向關(guān)西電力全量售電，這是大阪府首座水上光伏電站。項(xiàng)目投資額約為5億日元，預(yù)計(jì)投入運(yùn)轉(zhuǎn)后的年發(fā)電量約為118萬(wàn)kWh，年售電額約為3776萬(wàn)日元。

蓄水池的面積約為2萬(wàn)平方米，在其中約1萬(wàn)平方米的水面上浮著4016個(gè)260W的太陽(yáng)能電池板。項(xiàng)目利用浮體架臺(tái)（類似木排的樹(shù)脂構(gòu)件）支撐太陽(yáng)能電池板，每個(gè)浮體架臺(tái)上設(shè)置一定數(shù)量的太陽(yáng)能電池板，首先在地面上將太陽(yáng)能電池板安裝到浮體架臺(tái)上，再用吊車(chē)運(yùn)到儲(chǔ)水池的水面上設(shè)置。

2、亞洲其他國(guó)家

在當(dāng)前規(guī)劃或在建的16個(gè)浮式光伏項(xiàng)目中，有14個(gè)位于亞洲國(guó)家。其中，中國(guó)、韓國(guó)、印度、泰國(guó)以及越南的浮式光伏市場(chǎng)，在未來(lái)10年間的表現(xiàn)將“尤為突出”?！爸袊?guó)作為當(dāng)前全球最大的光伏市場(chǎng)，浮式光伏技術(shù)發(fā)展前景也頗為可觀，截至目前，已有多個(gè)在建大型浮式光伏項(xiàng)目，包括位于杭州慈溪的320兆瓦浮式光伏項(xiàng)目、安徽150兆瓦浮式光伏項(xiàng)目等。與此同時(shí)，韓國(guó)也正計(jì)劃建設(shè)裝機(jī)規(guī)模為2.1吉瓦的浮式光伏項(xiàng)目。”

印度：
印度國(guó)家水力發(fā)電公司計(jì)劃在印度喀拉拉邦南部建設(shè)世界最大的水上漂浮式光伏電站，裝機(jī)容量50MW。用來(lái)試水的加爾各答水上漂浮式太陽(yáng)能光伏已于2016年1月宣布完成。該項(xiàng)目共包括10個(gè)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(guó)：
Topsun公司將在韓國(guó)開(kāi)發(fā)一座100MW的浮動(dòng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)，100kW的試驗(yàn)性項(xiàng)目已定于2013年開(kāi)工，2014年至2015年該項(xiàng)目規(guī)模擴(kuò)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(jī)容量5kW。該系統(tǒng)由鳳凰太陽(yáng)能有限公司領(lǐng)銜的私人合作基金投資，計(jì)劃用一年的時(shí)間測(cè)試漂浮式光發(fā)電系統(tǒng)的淡水水域適宜性，同時(shí)還將嚴(yán)密監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)量、植物和動(dòng)物的影響，量化評(píng)價(jià)預(yù)期的效益，如水冷卻對(duì)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(yáng)光直射水體而阻止水藻的繁殖等。

3、歐洲

英國(guó)：
早在2011年，英國(guó)設(shè)計(jì)師菲爾-波利(Phil Pauley)就提出漂浮式太陽(yáng)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(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池可連接在一起，形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，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(guó)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(chǎng)，由800塊光伏板組成，總裝機(jī)容量為200kW，項(xiàng)目共耗資25萬(wàn)英鎊，投資將在6年內(nèi)獲得收益，在未來(lái)的20年中，農(nóng)場(chǎng)主Mark Bennett將每年可以獲得20500英鎊的補(bǔ)貼 ，農(nóng)場(chǎng)每年將節(jié)省的電費(fèi)2.4萬(wàn)英鎊。

挪威：
2012年挪威船級(jí)社（DNV）的研究人員推出了所謂的動(dòng)態(tài)漂浮式海上太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)概念。4200個(gè)560W的薄膜太陽(yáng)能電池板組成一個(gè)2MW的六邊形太陽(yáng)能陣列，將多個(gè)陣列連接在一起，則可組成一個(gè)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?qū)⑺a(chǎn)的電力輸送至收集電力的兩個(gè)主開(kāi)關(guān)，然后在一個(gè)中央變壓器處提升電壓。這個(gè)海上太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)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(yáng)能島連接起來(lái)，以形成一個(gè)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(guó)：
美國(guó)SPG公司早在2007年就在加州修建了一個(gè)400kW的浮動(dòng)式太陽(yáng)能陣列項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)4年的完善，該公司又推出了商業(yè)化的浮動(dòng)式太陽(yáng)能陣列，安裝在索諾瑪縣的一座灌溉池塘里，系統(tǒng)通過(guò)池塘底部鋪設(shè)的電纜與輸電網(wǎng)連接。該項(xiàng)目在2016年并網(wǎng)運(yùn)行，項(xiàng)目的裝機(jī)容量為12.5MW。

巴西：
巴西的水上漂浮式光伏電站試點(diǎn)項(xiàng)目計(jì)劃在亞馬遜的巴爾比納水電廠進(jìn)行，350MW的容量使其成為世界上最大的漂浮太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)。

澳洲：
早在2016年澳大利亞第一個(gè)漂浮式光伏電站就開(kāi)始動(dòng)工，該項(xiàng)目位于南澳大利亞Jamestown的一個(gè)污水處理廠，裝機(jī)容量4MW，橫跨三個(gè)水處理池，所生產(chǎn)的電力供應(yīng)污水設(shè)施本身和該地區(qū)企業(yè)。

二、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

相較日本、英國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家已經(jīng)陸續(xù)有漂浮式光伏電站落戶，我國(guó)起步較晚，我國(guó)首座水面漂浮式光伏發(fā)電站試驗(yàn)項(xiàng)目將在湖北省棗陽(yáng)市熊河水庫(kù)興建，2015年底建成投產(chǎn)。項(xiàng)目由湖北省地方水電公司、長(zhǎng)江委設(shè)計(jì)院新能源公司和襄陽(yáng)市熊河水庫(kù)管理處共同投資，概算總投資1038萬(wàn)元，總裝機(jī)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(gè)水面漂浮光伏電站穩(wěn)定運(yùn)行 年可發(fā)電1.25億千瓦時(shí)。
2020年5月，銅陵海螺水泥有限公司投建水上光伏項(xiàng)目。
2020年11月，世界單體最大水面漂浮式光伏電站在山東開(kāi)建。

三、浮式光伏特點(diǎn)

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?cè)O(shè)備、變壓器、集電線路、聚乙烯浮體架臺(tái)等。

漂浮式水上光伏主要存在以下優(yōu)勢(shì)：

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(fèi)用。

②提高發(fā)電量：水體對(duì)光伏組件有冷卻效應(yīng)，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(kù)縣大型水上光伏電站實(shí)驗(yàn)對(duì)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(yáng)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(hù)。

④運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便：光伏電站建立在水中，可以減少灰塵對(duì)組件的污染，且方便組件清洗，同時(shí)閑雜人員與動(dòng)物難以接近組件，可有效防止人員及動(dòng)物對(duì)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(xiàng)具有特色的景點(diǎn)，成為該區(qū)域的一道景觀，帶來(lái)旅游效益。

⑥避免組件遮光：對(duì)比陸地，水面相對(duì)開(kāi)闊，可以有效避免山體、樹(shù)林等對(duì)組件的遮擋，太陽(yáng)能照射面積均勻且光照時(shí)間長(zhǎng)。

⑦降低跟蹤系統(tǒng)成本：組件角度、間距一致，方便太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行，不需要對(duì)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(chǔ)和支架，節(jié)省基礎(chǔ)和支架造價(jià)，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(shì)：

①漂浮設(shè)備要求高：漂浮式水上光伏需要漂浮設(shè)備支撐光伏電池板，浮體架臺(tái)對(duì)抗腐蝕性能、低密度、抗凍脹、抗風(fēng)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(chǎng)場(chǎng)址宜選在面積較廣、徑流穩(wěn)定、風(fēng)速低、光照條件好、水位變化較小、開(kāi)發(fā)條件較好、無(wú)大規(guī)模航運(yùn)、生態(tài)非敏感區(qū)等水域。

③不確定因素多：大風(fēng)、水位、結(jié)冰等因素對(duì)其影響較大，同時(shí)需監(jiān)測(cè)光伏組件對(duì)水質(zhì)、水中魚(yú)類、植物等有無(wú)不利影響。

④施工難度大：施工過(guò)程需考慮較多因素，水上作業(yè)很難大量使用重型機(jī)械等進(jìn)行高效率施工，工序相對(duì)要求更多，工期也相應(yīng)增長(zhǎng)。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(shè)施。

來(lái)源：光伏測(cè)試網(wǎng)