談到光伏電站很多人腦海中浮現(xiàn)的還是茫茫戈壁灘上一排排整齊的光伏板，這是因為我國西部青海、新疆、甘肅等省份擁有大量未利用土地且光照充足，過去的幾年電站主要建設(shè)在這些地區(qū)。但這些地區(qū)并非負荷中心，隨著近幾年光伏的大發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了嚴重的棄光現(xiàn)象。而在華北、華中這些用電負荷中心，受土地性質(zhì)的限制，光伏電站已經(jīng)往山地發(fā)展，并且有坡度越來越大的趨勢，即便這樣可用于建設(shè)光伏電站的土地也越來越緊張。
在此背景下水上漂浮式光伏電站成為近兩年比較熱門的話題，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。特點在于不占用土地資源，水體對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。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(xué)日報》就有了關(guān)于漂浮式光伏電站的報道，這項技術(shù)在國外的發(fā)展要較國內(nèi)早，已經(jīng)有了一些成功案例，國內(nèi)目前處于剛起步階段。
一、國外發(fā)展現(xiàn)狀
１、日本
日本是目前世界上水上漂浮式光伏電站實際應(yīng)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(yù)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(shè)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。
圖1：日本桶川漂浮式光伏電站
該項目采用的技術(shù)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(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(yù)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?xùn)|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(yù)計年發(fā)電量約達330萬kWh。
圖4：兵庫縣漂浮式光伏電站
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“DREAMSolarFloat1號@神於山”于今年4月6日開工建設(shè)，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(guān)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(yù)計投入運轉(zhuǎn)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(gòu)件）支撐太陽能電池板，每個浮體架臺上設(shè)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(shè)置。
圖5：浮體架臺吊裝中
圖6：浮體架臺吊裝后
2、亞洲其他國家
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(shè)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今年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)模將擴增至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(lǐng)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(zhì)量、植物和動物的影響，量化評價預(yù)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(shè)計師菲爾-波利(PhilPauley)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(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。
圖7：漂浮式太陽能電池
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MarkBennett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。
圖8：伯克郡漂浮式光伏電站
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?qū)⑺a(chǎn)的電力輸送至收集電力的兩個主開關(guān)，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。
圖9：漂浮式光伏陣列
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(shè)的電纜與輸電網(wǎng)連接。該項目將在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
今年澳大利亞第一個漂浮式光伏電站開始動工，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(yīng)污水設(shè)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，計劃2015年底建成投產(chǎn)。
項目由湖北省地方水電公司、長江委設(shè)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。為確保工程贏利，計劃陸地裝機1000kW，水庫水面裝機200kW，占水面約2000平方米。該項目于今年6月17日，在棗陽發(fā)改局完成項目備案。
這個項目標志著我國的水上漂浮光伏電站已經(jīng)起步，同時，這種新型的光伏電站也已經(jīng)引起國家能源局的重視，局長努爾˙白克力在安徽省觀摩漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)時強調(diào)，光伏發(fā)電也要因地制宜，南方多水域地區(qū)推廣水上光伏電站大有可為，國家能源局在制定長江經(jīng)濟帶能源規(guī)劃時會予以專門考慮。
三、結(jié)語
從國外的發(fā)展可以看出，各國的水上漂浮光伏電站的發(fā)展模式基本上都遵循著企業(yè)牽頭、政府支持、科技支撐的模式，電站規(guī)模有著越來越大的趨勢，從到1MW到幾MW，再到幾十上百MW，目前，日本保持著漂浮發(fā)電場最大輸出紀錄（約13.4MW），但韓國、印度巴西都宣稱要建設(shè)世界最大的漂浮光伏電站，并處于試驗階段。
我國蘊藏豐富的水資源，湖泊、水庫眾多，發(fā)展水上漂浮式光伏發(fā)電站可以解除土地因素的束縛，拓寬光伏發(fā)電的應(yīng)用，同時還有提高發(fā)電量、保護水資源的益處，雖然這項技術(shù)距離大面積、大規(guī)模開發(fā)還有一定的距離，組件長期在潮濕環(huán)境中的可靠性、浮臺的承載能力和使用壽命等問題還有待進一步驗證，但隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、技術(shù)的進步，相信國內(nèi)會越來越多的企業(yè)開始涉足漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)利用。
