漂浮式光伏是高考地理中重要的新能源考点,与传统陆地光伏相比,它具有节约土地、提高发电效率、减少水分蒸发等显著优势,特别适合在采煤沉陷区、水库等水域建设,已成为全球能源转型的重要方向。

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一、漂浮式光伏的基本概念

漂浮式光伏是指在水塘、中小型湖泊、水库、蓄水池等水面上建立的漂浮式光伏电站,主要由以下部分组成:

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1.光伏组件:负责将太阳能转化为电能的核心部件

2.浮体系统:通常采用高密度聚乙烯(HDPE)材料制成,提供浮力支撑光伏组件

3.锚固系统:包括钢丝绳、螺旋桩等,用于固定漂浮平台位置

4.电力系统:包括逆变器、电缆等,将直流电转换为交流电并输送至电网

 1. 资源利用优势
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1. 资源利用优势

(1)节约土地资源:无需占用宝贵陆地资源,特别适合人口密集、土地紧张的地区

(2)利用废弃水域:可有效利用采煤沉陷区、污水厂水池等废弃水域,实现"变废为宝"

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2. 发电效率优势

(1)水体冷却效应:水面对光伏组件有天然冷却作用,可抑制组件表面温度上升,发电效率比地面光伏高出5%-8%

(2)减少温度损失:光伏组件温度每降低1℃,可获得比地面电站高出10%-15%的发电量

(3)避免遮挡:水面开阔,有效避免山体、树林等对光伏面板的遮挡

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3. 环境效益优势

(1)减少水分蒸发:光伏板覆盖水面可减少阳光直射,最高可减少40%的水分蒸发

(2)抑制藻类生长:减少阳光直射可抑制水中藻类繁殖,改善水质

(3)促进生态修复:在采煤沉陷区建设可促进区域生态综合治理

 1. 技术与成本挑战
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1. 技术与成本挑战

(1)技术要求高:设计、施工和运维比陆地光伏更复杂,需要更高技术支持

(2)投资成本高:早期漂浮式光伏支架每瓦成本高达3元以上,虽已降至0.5元以下,但仍高于陆地光伏

(3)施工难度大:水上作业难以使用重型机械,工期较长

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2. 环境适应性挑战

(1)受自然条件影响大:易受风、浪、水流等自然条件影响

(2)耐候性要求高:浮体材料需具备抗紫外线、抗腐蚀、抗冻胀等特性

(3)水位变化影响:水位季节变化大会影响光伏面板的稳定性

 1. 中国案例
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1. 中国案例

(1)安徽淮南项目:2016年建成,全球首个单体容量达20MW的漂浮光伏电站,利用采煤沉陷区水域

(2)阜阳南部项目:2023年12月实现全容量并网,我国单体规模最大的水面漂浮式光伏项目,总装机容量65万千瓦

(3)天津大港项目:2026年1月成功并网,全国首个集中式海水环境漂浮式光伏项目

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2. 国际案例

(1)印尼奇拉塔项目:2023年11月全容量并网,印尼首个漂浮光伏发电项目,总装机192MW

(2)泰国乌汶叻项目:2024年3月并网发电,泰国首个集成水面光伏发电、清洁水电、高效储能系统的示范工程

(3)全球发展:截至2022年,全球漂浮光伏累计装机达4.3吉瓦,预计到2030年将增长至30-60吉瓦

五、适用条件与选址要求

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1. 水文条件

(1)水域面积广:可布设光伏面板面积广

(2)水深适中:通常适合水深大于8米的区域,避免水位变化过大

(3)水质条件:避免强酸性或强碱性水域,需考虑对水质的影响

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2. 气候条件

(1)太阳辐射强:低纬度地区更适合,但需考虑降水季节变化

(2)风浪影响小:需考虑风速、浪高等因素,设计相应锚固系统

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3. 社会经济条件

(1)电力需求大:靠近用电负荷中心,减少输电损失

(2)政策支持:政府对新能源发展的支持力度

(3)技术条件:当地具备相应的技术支持能力

 1. 正面影响
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1. 正面影响

(1)优化能源结构:减少化石能源依赖,助力"双碳"目标实现

(2)促进产业融合:可与渔业、旅游业等结合,形成"渔光互补"等复合模式

(3)改善生态环境:减少水分蒸发、抑制藻类生长,促进水体生态平衡

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2. 潜在问题

(1)对水生生物影响:需监测对水中鱼类、植物等的影响

(2)材料耐久性:浮体材料长期在潮湿环境中的可靠性

(3)废弃处理:光伏组件和浮体材料的回收处理问题

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区位条件分析:从自然条件(水域、气候)和社会经济条件(市场、政策、技术)角度分析漂浮式光伏的选址

  • 比较优势分析:与传统陆地光伏相比,重点掌握节约土地、提高效率、减少蒸发等优势

  • 环境影响评价:辩证分析对水质、生态系统的影响,掌握"渔光互补"等可持续发展模式

  • 案例应用:熟悉安徽淮南、印尼奇拉塔、泰国乌汶叻等典型案例,掌握其建设背景和意义

  • 发展趋势:了解全球漂浮光伏装机量增长趋势(预计2030年达30-60吉瓦)及技术发展方向

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    漂浮式光伏作为"光伏+"跨界融合的典型代表,不仅体现了新能源技术的创新发展,也展示了人与自然和谐共生的可持续发展理念,是高考地理中"资源与国家安全"、"区域可持续发展"等核心考点的重要载体。

    八、例题分析

    1.阅读图文材料,完成下列要求。(16分)

    漂浮式光伏是将兆伏发电组件安装在水面漂浮体上,相对于陆地光伏成本更高。2023年11月9日,由中国企业承建的"一带一路"旗舰项目奇拉塔漂浮光伏项目实现并网发电,这是东南亚最大的漂浮光伏项目,对印尼乃至东南亚清洁能源发展起着重要的示范作用。下图为印尼奇拉塔漂浮光伏项目示意图。

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    (1)相比于陆上光伏,说明印尼自然环境更适合建设水上光伏的原因。(4分)

    (2)分析印尼漂浮式光伏项目建成后对当地生态环境可能产生的影响。(8分)

    (3)中国和印尼在新能源方面的合作前景十分广阔,指出在项目合作中各自的优势。(4分)

    2.参考答案

    (1)印尼多山地丘陵,且森林覆盖率高,陆上光伏可用土地面积较少(2分);境内多湖泊、水库,水域面积大(2分)。

    (2)有利影响:优化能源消费结构(提供了清洁能源),减少大气污染(2分);增加能源供给,减轻当地居民因能源短缺对森林的砍伐,保护了当地雨林(2分)。

    不利影响:光伏板遮蔽水面,不利于水生生物的生长,可能导致水生生物多样性减少(2分);光伏板反光会灼伤鸟类,影响鸟类的飞行、栖息和觅食(2分)。

    (3)印尼:新能源资源丰富;市场潜力大。(2分)

    中国:较强的经济(资金)实力;先进的技术;丰富的新能源开发经验等。(2分)