近年来，一种在水库、湖泊、池塘等水面修建的漂浮式光伏电站悄然兴起。这种电站可以节约大量土地资源、通过水分蒸发的降温效应增加光伏板发电效率、靠近人口中心降低输电成本。

那么，这种看起来很美好的水库漂浮式光伏电站究竟有多大的发电潜力？

南方科技大学环境科学与工程学院副教授曾振中与合作者研究发现，若在全球11万座水库上铺设30%面积的漂浮式光伏（FPV）系统，每年潜在发电量为9.43万亿度，超过目前水力发电的两倍；同时还能减少水分蒸发1000万亿方，相当于3亿人的年用水量。相关分析文章3月14日发表于《自然—可持续发展》。作者同时指出，需要进行额外的研究来评估其潜在长期后果。

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水上光伏项目究竟怎么建？

目前，水上光伏分为两种，一类是桩基固定式，一种是泰国诗琳通水库那样的漂浮式。

桩基式其实就是用打桩机将直径30-50厘米的钢筋混凝土管桩打入水底，类似地基，再在桩上安装抗腐蚀的金属光伏支架。打桩只能在水深5米以内，没有地质灾害，水位变化小的区域，所以桩基固定式电站通常只能安装在滩涂、潮间带。

桩基式水上光伏也是目前最主流的方式，中国目前的海上光伏主要都在近岸，比如浙江象山的海上光伏项目就位于象山县的滩涂地带，有63万块光伏板，每年发电量高达3.5亿KW。

桩基式的水上光伏形式上没什么新鲜，但建造相当不容易。象山县就无可避免地会刮台风，最后额外修了一道消浪墙才挡住风浪的侵蚀。

相比于已经很成熟的桩基式水上光伏，这几年更吸引眼球的是漂浮式光伏。光伏板、逆变器安装在浮管或者浮箱上，适用于水深大于5米、无台风的中远海水域，俯瞰如同巨大的睡莲叶。

如果要最大效率利用水面资源，必然要深入更远的海域。但相比固定的桩基式水上光伏，漂浮式光伏面临更复杂多变的环境。在渤海海湾，每年冰期就长达3个多月，流冰会四处飘荡。在这种海域，很难做漂浮式光伏。所以，漂浮式的水上光伏很多还是在环境稳定的水库修建。

深海的项目则还带着实验性质。2022年10月，山东一座深远海域的漂浮式光伏项目正式发电，这是全球第一个离岸30公里、水深达30米的漂浮式海上光伏项目，极端情况下，浪高达到10米。

这座电站堆叠上了很先进的技术，为了更好地适应洋流，用了挪威浮式光伏技术公司Ocean Sun的弹性薄膜专利和锚固系统，还找协鑫定制了适宜海洋高腐蚀环境的组件。

这样的投入当然成本高昂。所以，即便投入使用，这座电站也只是示范，只装了770块组件，发电量不过500KW，只有浙江固定式水上光伏项目的一点零头。

桩基式和漂浮式光伏都还没能突破自己的局限，海上漂浮式光伏的材料成本都比常规光伏高10-30%，这还没算上海上作业的成本。只有等到装机量大幅度提升，才会有规模效应，压下锚固系统和浮体的费用。比如当装机量达到500MW时，每千瓦的成本就比10MW时降低一半。

但当电力运输成本居高不下时，海上光伏必然会提上沿海省份日程。况且在世界范围内，并非所有国家都如中国一样有广阔和日照充足的戈壁。

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合理开发水上漂浮式光伏

通常来说，越接近赤道，太阳能潜力越大；但结合水库数量和规模，而对FPV来说，拥有大量水库群的非热带国家反而具有较高FPV潜力。

作者从全球3个全球水库数据库收集了超过1311万座水库信息，基于气候驱动的光伏性能模拟模型发现，FPV发电潜力最高的区域集中在美国、巴西东部、葡萄牙、西班牙、南非北部、津巴布韦、印度和中国东部的部分地区。

其中，美国潜力最大，但目前FPV技术并不流行普及。相比之下，日本、新加坡、韩国等国家由于国土面积狭小，的国家对水上光伏的兴趣更大加强烈。日本早在2007年就建起全球第一座水上漂浮式光伏电站，也是目前世界上应用FPV最多的国家。中国有超过1.5万座水库具有开发FPV的潜力，数量位居世界第二，每年可产出1万亿度电。

但论文第一作者、南方科技大学环境科学与工程学院硕士研究生金宇斌曾振中告诉《中国科学报》，中国几乎没有可行的大多数水库位于高低辐射通量地区，导致单位面积能量转换率较低。理论上从技术潜力上看，在太阳辐射通量较高的西部地区，一些城市能够利用水库漂浮式太阳能完全满足其用电需求，而中部和南部地区则远远不够。

以1700万人口的深圳为例，73座水库总面积39平方公里，全部位于电力需求高且电网基础设施完善的地区附近，但即使在所有水库上以30%的覆盖率开发FPV，其发电量仅相当于城市需求的5%。

在我国，近年来陆续建成多个水上漂浮式光伏项目，其中不乏成为业界典范的代表。如安徽淮南在采煤塌陷区修建漂浮式光伏电站，由于太阳能板吸收大量热量，抑制了池塘内藻类的繁殖，大大改善了水体环境；浙江象山在滩涂地带建有光伏板，每年发电量高达3.5亿千瓦。

但在水库建设漂浮式光伏电站还存在一些疑虑。有研究表明，水温的降低可能对生态系统造成损害，如降低鱼类产量等。

2022年5月，水利部印发《水利部关于加强河湖水域岸线空间管控的指导意见》，明确指出：光伏电站、风力发电等项目不得在河道、湖泊、水库内建设。在湖泊周边、水库库汊建设光伏、风电项目的，要科学论证，严格管控。

对此，曾振中表示，通过合理的开发和应用，水库漂浮式光伏可以为能源发展和水安全作出重要贡献，但需要进行严格的环境评估和监测，在人工水库，尤其是矿山、污水处理厂等退化土地上安装FPV系统更为安全。

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漂浮式光伏市场情况

2022年，全球漂浮式光伏市场的总规模预计接近4GWdc，同比增长150%。虽然，目前漂浮式光伏仅占全球光伏总需求的2%，但预计其在未来十年的年复合增长率将达到15%，全球累计装机容量预计将超过58GWdc。随着漂浮式光伏技术的发展，越来越多的利益相关方将挤进漂浮式光伏市场角逐，漂浮式光伏市场的格局可能即将发生改变。

市场驱动因素

海上和近岸漂浮式光伏开发项目获得发展助力

陆上土地稀缺、征地成本增加、新玩家入局，加之市场不断发展成熟，漂浮式光伏项目持续发力。在内陆水域有限、或者说可部署光伏项目的内陆水域有限的背景下，这也正在推动海上和近岸漂浮式光伏项目开发。

目前已有宣布新建多个漂浮式光伏和水电混合项目，也有宣布拍卖多个两项技术相结合的产能特许经营权。漂浮式光伏技术和水电技术可实现互补：在旱季，漂浮式光伏可以最大限度地提高发电量；在雨季，水电可成为发电主力。由此实现调峰作用，稳定总发电量。

此外，漂浮式光伏项目也可与现有海上风电项目实行同址建设，充分利用风电项目的现有输电基础设施，有助于摊销成本。

漂浮式光伏细分市场持续取得发展，在光伏组件堆栈的各个方面都采用了颠覆性的解决方案，增强漂浮式光伏系统在水上应用中的适应性和可靠性。新的市场进入者和利益相关者正在开发用于设计此类漂浮式光伏系统的创新技术——例如双玻光伏组件、波浪阻尼装置以及柔性系泊解决方案。

亚太地区引领漂浮式光伏市场的发展

亚太地区仍然是全球最大的漂浮式光伏市场。该地区2022年的漂浮式光伏系统装机容量预计将达到3GWdc，全球占比超过93%。主要原因在于亚太区人口密度高、土地稀缺、征地成本高。此外，该地区的漂浮式光伏系统资本性支出与其它地区相比也是最低的，受益于本地制造的光伏组件与相对低廉的劳动力价格。

随着目前世界上规模最大的漂浮式光伏项目的并网，我国巩固了在漂浮式光伏市场的领先地位。印度、印度尼西亚、韩国、越南和泰国也都实施了大型漂浮式光伏项目，或者已宣布计划在未来两到三年内开发漂浮式光伏项目。

欧美地区加速发展

在欧洲，因陆上光伏项目与农业之间存在用地竞争，光伏开发商已考虑将漂浮式光伏作为替代光伏产能开发办法。荷兰和法国继续在欧洲漂浮式光伏装机容量上占领先地位，2022年占欧洲总装机容量的85%以上。但随着西班牙和葡萄牙等新市场也在开发新漂浮式光伏项目，这种情况预计将发生变化。

美国土地资源丰富，也正在开发漂浮式光伏项目，预计2022年装机容量将同比增长10%左右。虽然漂浮式光伏项目开发成本比陆上光伏项目高出约20-40%，但在有光伏需求的城市地区，漂浮式光伏项目可以省下土地租赁成本，这也可能成为开发漂浮式光伏项目的一大推动力。

国内正拓展海上光伏市场

我国光伏发电技术水平世界领先，而漂浮式光伏发电起步较晚，但是发展迅猛。目前我国已经建成世界上单体最大的水上漂浮式光伏电站，并已经并网发电。截至2022年5月底，我国确权的海上光伏用海项目共28个，其中江苏18个、山东4个、浙江3个、辽宁2个、广东1个，累计确权面积达1658.33公顷。

2022年3月，国家科学技术部发布《“十四五”国家重点研发计划“可再生能源技术”重点专项》，明确将“近海漂浮式光伏发电关键技术及核心部件”列为“十四五”重点研发计划，海上光伏市场正在进一步拓展。2022年4月2日，《“十四五”能源领域科技创新规划》分布。规划提到：开展近海漂浮式光伏系统技术及高可靠性组件、部件技术研究。2022年8月，科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）》。方案提出，研发碳纤维风机叶片、超大型海上风电机组整机设计制造与安装试验技术、抗台风型海上漂浮式风电机电机组、漂浮式光伏系统。

在相关政策的支持下，我国漂浮式光伏产业将获得进一步发展。为规范光伏电站开发建设管理，促进光伏发电持续健康高质量发展，2022年11月30日，国家能源局制发《光伏电站开发建设管理办法》，以保障光伏电站和电力系统清洁低碳、安全高效运行。

漂浮式光伏电站是未来光伏五大创新应用之一，会成为继地面光伏电站、屋顶光伏电站、BIPV之后一种非常有市场潜力的光伏电站形式，将在全球得到广泛发展和应用。

文章来源： 中国科学报，荣格可再生能源，36碳