研究表明，在赤道平靜的海面上安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)可以為東南亞和西非人口稠密的地區(qū)提供無(wú)限的能量。

國(guó)際太陽(yáng)能協(xié)會(huì)(ISES)在最近發(fā)布的一篇論文指出，在過(guò)去的40年，印度尼西亞有大約14萬(wàn)平方公里的海域沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)4米以上的海浪，也沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)每秒10米以上的大風(fēng)。這一面積的海域足以讓漂浮式光伏系統(tǒng)每年產(chǎn)生大約35,000TWh的電力，這超出了目前全球的各種能源的總發(fā)電量 (每年為30,000TWh)。

雖然世界上大多數(shù)海洋都經(jīng)歷過(guò)風(fēng)暴，但一些赤道地區(qū)的海洋環(huán)境良好，這意味著不需要采用大量昂貴的工程設(shè)施來(lái)保護(hù)海上漂浮式光伏系統(tǒng)。

全球高分辨率熱圖顯示，印度尼西亞群島和靠近尼日利亞的赤道地區(qū)是安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)最有前景的地區(qū)。

圖1海上漂浮式光伏系統(tǒng)熱圖。紅色區(qū)域表示海洋環(huán)境最好，然后依次是黃色、綠色和深藍(lán)色。灰線顯示出熱帶風(fēng)暴的路徑

本世紀(jì)中葉的全球光伏發(fā)電電前景

研究報(bào)告預(yù)計(jì)，到本世紀(jì)中葉，在大量光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電量的支持下，全球經(jīng)濟(jì)將在很大程度上實(shí)現(xiàn)脫碳和電氣化。預(yù)計(jì)到2050年，尼日利亞和印度尼西亞將分別成為全球第三和第六大人口大國(guó)。

這些國(guó)家的高人口密度可能會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)、環(huán)境和光伏發(fā)電之間的沖突。他們所在的熱帶位置(“在無(wú)風(fēng)帶”)意味著風(fēng)力發(fā)電資源貧乏。幸運(yùn)的是，這些國(guó)家及其鄰國(guó)可以從漂浮在平靜海面上的光伏系統(tǒng)中獲取無(wú)限的能源。

在零碳經(jīng)濟(jì)中，大約70平方公里的漂浮式光伏系統(tǒng)就可以滿(mǎn)足100萬(wàn)富裕人口的所有能源需求。能源密集度較低的國(guó)家和地區(qū)可以通過(guò)安裝相同面積的海上漂浮式光伏系統(tǒng)為200多萬(wàn)人提供能源。這些光伏系統(tǒng)可以安裝在干旱地區(qū)的屋頂上，與農(nóng)業(yè)設(shè)施共址部署，也可以漂浮在水體上。漂浮式光伏系統(tǒng)可以安裝在內(nèi)陸湖泊和水庫(kù)上，也可以安裝在近海。各國(guó)安裝的內(nèi)陸漂浮式光伏系統(tǒng)具有巨大的潛力，并且已經(jīng)在快速增長(zhǎng)。

國(guó)際太陽(yáng)能協(xié)會(huì)(ISES)最近發(fā)表的一篇論文調(diào)查了全球海洋的概況，以尋找過(guò)去40年來(lái)沒(méi)有經(jīng)歷大浪或強(qiáng)風(fēng)的地區(qū)。這些地區(qū)的漂浮式光伏系統(tǒng)不需要構(gòu)建強(qiáng)大而成本昂貴的工程設(shè)施。

研究表明，在海浪不超過(guò)6米，風(fēng)速不超過(guò)15米/秒的地區(qū)安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)每年可以產(chǎn)生高達(dá)100萬(wàn)TWh的能源，這是支持100億人口的完全脫碳全球經(jīng)濟(jì)年能源需求的5倍。

大多數(shù)海洋環(huán)境良好的區(qū)域都靠近赤道，例如在印度尼西亞和西非。這些地區(qū)人口增長(zhǎng)快，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，而安裝海上浮動(dòng)光伏系統(tǒng)可以幫助解決土地使用沖突。

印尼光伏市場(chǎng)發(fā)展

到本世紀(jì)中葉，印尼人口可能超過(guò)3.15億人。在使用光伏發(fā)電完全脫碳之后，大約需要安裝25,000平方公里的光伏系統(tǒng)才能滿(mǎn)足印度尼西亞的電力需求。幸運(yùn)的是，印尼擁有巨大的光伏發(fā)電潛力，也有構(gòu)建抽水蓄能發(fā)電設(shè)施的巨大潛力，可以有效地儲(chǔ)存光伏系統(tǒng)的電力。

印度尼西亞是一個(gè)人口稠密的國(guó)家，特別是在爪哇、巴厘島和蘇門(mén)答臘島。幸運(yùn)的是，印度尼西亞可以選擇在平靜的內(nèi)海上安裝大量漂浮式光伏系統(tǒng)。印尼640萬(wàn)平方公里的海洋面積是滿(mǎn)足印尼未來(lái)全部能源需求所需漂浮式光伏系統(tǒng)面積的200倍。

圖2 印度尼西亞可以安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)區(qū)域熱圖。紅色區(qū)域表示海洋環(huán)境最好，然后依次是是黃色、綠色和深藍(lán)色?；揖€表示熱帶風(fēng)暴的路徑。

海上漂浮式光伏系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)前景

全球大部分海域的海浪都超過(guò)10米，風(fēng)速超過(guò)20米/秒。有一些開(kāi)發(fā)商正在致力于開(kāi)發(fā)能夠承受風(fēng)暴的海上漂浮式光伏系統(tǒng)的工程防御技術(shù)。而赤道附近的區(qū)域由于海洋環(huán)境良好，安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)的防御措施并不需要那么堅(jiān)固和成本高昂。

海上漂浮式光伏系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)最有前景的區(qū)域集中在赤道緯度5～12度以?xún)?nèi)，主要是在印度尼西亞群島和尼日利亞附近的幾內(nèi)亞灣。這些地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電潛力低，人口密度高，人口和能源消耗增長(zhǎng)迅速，并且擁有大量完整的生態(tài)系統(tǒng)。而熱帶風(fēng)暴很少影響赤道地區(qū)。

在中南美洲安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)容易受到熱帶風(fēng)暴和大浪的影響。中東地區(qū)擁有巨大的開(kāi)發(fā)潛力，盡管將面臨來(lái)自陸上光伏設(shè)施和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。歐洲的一些地區(qū)也有一些開(kāi)發(fā)前景，例如亞得里亞海北部和希臘群島周?chē)?/p>

海上漂浮式光伏產(chǎn)業(yè)還處于起步階段。與陸地光伏系統(tǒng)相比，海上光伏電池板具有一些固有的缺點(diǎn)，包括海水腐蝕和海洋污染。淺海是安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)的首選。由于全球變暖可能會(huì)改變風(fēng)力和海浪的模式，因此需要盡量減少對(duì)海洋環(huán)境和漁業(yè)的影響。

盡管存在這些挑戰(zhàn)，但海上漂浮式光伏系統(tǒng)可以為赤道平靜海域的國(guó)家提供大部分電力。到本世紀(jì)中葉，預(yù)計(jì)這些國(guó)家約有10億人主要依靠光伏發(fā)電，這將導(dǎo)致歷史上最快的能源變化。