研究表明，在赤道平靜的海面上安裝的漂浮式光伏系統可以為東南亞和西非人口稠密的地區提供無(wú)限的能量。
國際太陽(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)。
雖然世界上大多數海洋都經(jīng)歷過(guò)風(fēng)暴，但一些赤道地區的海洋環(huán)境良好，這意味著(zhù)不需要采用大量昂貴的工程設施來(lái)保護海上漂浮式光伏系統。
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是安裝海上漂浮式光伏系統最有前景的地區。
圖1海上漂浮式光伏系統熱圖。紅色區域表示海洋環(huán)境最好，然后依次是黃色、綠色和深藍色?；揖€(xiàn)顯示出熱帶風(fēng)暴的路徑
本世紀中葉的全球光伏發(fā)電電前景
研究報告預計，到本世紀中葉，在大量光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電量的支持下，全球經(jīng)濟將在很大程度上實(shí)現脫碳和電氣化。預計到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。
這些國家的高人口密度可能會(huì )導致農業(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(zhù)風(fēng)力發(fā)電資源貧乏。幸運的是，這些國家及其鄰國可以從漂浮在平靜海面上的光伏系統中獲取無(wú)限的能源。
在零碳經(jīng)濟中，大約70平方公里的漂浮式光伏系統就可以滿(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家和地區可以通過(guò)安裝相同面積的海上漂浮式光伏系統為200多萬(wàn)人提供能源。這些光伏系統可以安裝在干旱地區的屋頂上，與農業(yè)設施共址部署，也可以漂浮在水體上。漂浮式光伏系統可以安裝在內陸湖泊和水庫上，也可以安裝在近海。各國安裝的內陸漂浮式光伏系統具有巨大的潛力，并且已經(jīng)在快速增長(cháng)。
國際太陽(yáng)能協(xié)會(huì )(ISES)最近發(fā)表的一篇論文調查了全球海洋的概況，以尋找過(guò)去40年來(lái)沒(méi)有經(jīng)歷大浪或強風(fēng)的地區。這些地區的漂浮式光伏系統不需要構建強大而成本昂貴的工程設施。
研究表明，在海浪不超過(guò)6米，風(fēng)速不超過(guò)15米/秒的地區安裝的漂浮式光伏系統每年可以產(chǎn)生高達100萬(wàn)TWh的能源，這是支持100億人口的完全脫碳全球經(jīng)濟年能源需求的5倍。
大多數海洋環(huán)境良好的區域都靠近赤道，例如在印度尼西亞和西非。這些地區人口增長(cháng)快，經(jīng)濟發(fā)展快速，而安裝海上浮動(dòng)光伏系統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才能滿(mǎn)足印度尼西亞的電力需求。幸運的是，印尼擁有巨大的光伏發(fā)電潛力，也有構建抽水蓄能發(fā)電設施的巨大潛力，可以有效地儲存光伏系統的電力。
印度尼西亞是一個(gè)人口稠密的國家，特別是在爪哇、巴厘島和蘇門(mén)答臘島。幸運的是，印度尼西亞可以選擇在平靜的內海上安裝大量漂浮式光伏系統。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面積的200倍。
圖2 印度尼西亞可以安裝的漂浮式光伏系統區域熱圖。紅色區域表示海洋環(huán)境最好，然后依次是是黃色、綠色和深藍色?；揖€(xiàn)表示熱帶風(fēng)暴的路徑。
海上漂浮式光伏系統的開(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的工程防御技術(shù)。而赤道附近的區域由于海洋環(huán)境良好，安裝海上漂浮式光伏系統的防御措施并不需要那么堅固和成本高昂。
海上漂浮式光伏系統的開(kāi)發(fā)最有前景的區域集中在赤道緯度5～12度以?xún)?，主要是在印度尼西亞群島和尼日利亞附近的幾內亞灣。這些地區的風(fēng)力發(fā)電潛力低，人口密度高，人口和能源消耗增長(cháng)迅速，并且擁有大量完整的生態(tài)系統。而熱帶風(fēng)暴很少影響赤道地區。
在中南美洲安裝海上漂浮式光伏系統容易受到熱帶風(fēng)暴和大浪的影響。中東地區擁有巨大的開(kāi)發(fā)潛力，盡管將面臨來(lái)自陸上光伏設施和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的激烈競爭。歐洲的一些地區也有一些開(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海洋環(huán)境和漁業(yè)的影響。
盡管存在這些挑戰，但海上漂浮式光伏系統可以為赤道平靜海域的國家提供大部分電力。到本世紀中葉，預計這些國家約有10億人主要依靠光伏發(fā)電，這將導致歷史上最快的能源變化。
