高考地理中的漂浮式光伏

漂浮式光伏是高考地理中重要的新能源考點(diǎn)，與傳統(tǒng)陸地光伏相比，它具有節(jié)約土地、提高發(fā)電效率、減少水分蒸發(fā)等顯著優(yōu)勢(shì)，特別適合在采煤沉陷區(qū)、水庫(kù)等水域建設(shè)，已成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要方向。

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、水庫(kù)、蓄水池等水面上建立的漂浮式光伏電站，主要由以下部分組成：

1.光伏組件：負(fù)責(zé)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的核心部件

2.浮體系統(tǒng)：通常采用高密度聚乙烯(HDPE)材料制成，提供浮力支撐光伏組件

3.錨固系統(tǒng)：包括鋼絲繩、螺旋樁等，用于固定漂浮平臺(tái)位置

4.電力系統(tǒng)：包括逆變器、電纜等，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并輸送至電網(wǎng)

二、與傳統(tǒng)陸地光伏相比的優(yōu)勢(shì)
1. 資源利用優(yōu)勢(shì)

（1）節(jié)約土地資源：無(wú)需占用寶貴陸地資源，特別適合人口密集、土地緊張的地區(qū)

（2）利用廢棄水域：可有效利用采煤沉陷區(qū)、污水廠水池等廢棄水域，實(shí)現(xiàn)"變廢為寶"

2. 發(fā)電效率優(yōu)勢(shì)

（1）水體冷卻效應(yīng)：水面對(duì)光伏組件有天然冷卻作用，可抑制組件表面溫度上升，發(fā)電效率比地面光伏高出5%-8%

（2）減少溫度損失：光伏組件溫度每降低1℃，可獲得比地面電站高出10%-15%的發(fā)電量

（3）避免遮擋：水面開(kāi)闊，有效避免山體、樹(shù)林等對(duì)光伏面板的遮擋

3. 環(huán)境效益優(yōu)勢(shì)

（1）減少水分蒸發(fā)：光伏板覆蓋水面可減少陽(yáng)光直射，最高可減少40%的水分蒸發(fā)

（2）抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)：減少陽(yáng)光直射可抑制水中藻類(lèi)繁殖，改善水質(zhì)

（3）促進(jìn)生態(tài)修復(fù)：在采煤沉陷區(qū)建設(shè)可促進(jìn)區(qū)域生態(tài)綜合治理

三、漂浮式光伏的劣勢(shì)與挑戰(zhàn)
1. 技術(shù)與成本挑戰(zhàn)

（1）技術(shù)要求高：設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維比陸地光伏更復(fù)雜，需要更高技術(shù)支持

（2）投資成本高：早期漂浮式光伏支架每瓦成本高達(dá)3元以上，雖已降至0.5元以下，但仍高于陸地光伏

（3）施工難度大：水上作業(yè)難以使用重型機(jī)械，工期較長(zhǎng)

2. 環(huán)境適應(yīng)性挑戰(zhàn)

（1）受自然條件影響大：易受風(fēng)、浪、水流等自然條件影響

（2）耐候性要求高：浮體材料需具備抗紫外線、抗腐蝕、抗凍脹等特性

（3）水位變化影響：水位季節(jié)變化大會(huì)影響光伏面板的穩(wěn)定性

四、典型應(yīng)用案例
1. 中國(guó)案例

（1）安徽淮南項(xiàng)目：2016年建成，全球首個(gè)單體容量達(dá)20MW的漂浮光伏電站，利用采煤沉陷區(qū)水域

（2）阜陽(yáng)南部項(xiàng)目：2023年12月實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)，我國(guó)單體規(guī)模最大的水面漂浮式光伏項(xiàng)目，總裝機(jī)容量65萬(wàn)千瓦

（3）天津大港項(xiàng)目：2026年1月成功并網(wǎng)，全國(guó)首個(gè)集中式海水環(huán)境漂浮式光伏項(xiàng)目

2. 國(guó)際案例

（1）印尼奇拉塔項(xiàng)目：2023年11月全容量并網(wǎng)，印尼首個(gè)漂浮光伏發(fā)電項(xiàng)目，總裝機(jī)192MW

（2）泰國(guó)烏汶叻項(xiàng)目：2024年3月并網(wǎng)發(fā)電，泰國(guó)首個(gè)集成水面光伏發(fā)電、清潔水電、高效儲(chǔ)能系統(tǒng)的示范工程

（3）全球發(fā)展：截至2022年，全球漂浮光伏累計(jì)裝機(jī)達(dá)4.3吉瓦，預(yù)計(jì)到2030年將增長(zhǎng)至30-60吉瓦

五、適用條件與選址要求

1. 水文條件

（1）水域面積廣：可布設(shè)光伏面板面積廣

（2）水深適中：通常適合水深大于8米的區(qū)域，避免水位變化過(guò)大

（3）水質(zhì)條件：避免強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性水域，需考慮對(duì)水質(zhì)的影響

2. 氣候條件

（1）太陽(yáng)輻射強(qiáng)：低緯度地區(qū)更適合，但需考慮降水季節(jié)變化

（2）風(fēng)浪影響小：需考慮風(fēng)速、浪高等因素，設(shè)計(jì)相應(yīng)錨固系統(tǒng)

3. 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件

（1）電力需求大：靠近用電負(fù)荷中心，減少輸電損失

（2）政策支持：政府對(duì)新能源發(fā)展的支持力度

（3）技術(shù)條件：當(dāng)?shù)鼐邆湎鄳?yīng)的技術(shù)支持能力

六、環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展
1. 正面影響

（1）優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)：減少化石能源依賴(lài)，助力"雙碳"目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

（2）促進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合：可與漁業(yè)、旅游業(yè)等結(jié)合，形成"漁光互補(bǔ)"等復(fù)合模式

（3）改善生態(tài)環(huán)境：減少水分蒸發(fā)、抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)，促進(jìn)水體生態(tài)平衡

2. 潛在問(wèn)題

（1）對(duì)水生生物影響：需監(jiān)測(cè)對(duì)水中魚(yú)類(lèi)、植物等的影響

（2）材料耐久性：浮體材料長(zhǎng)期在潮濕環(huán)境中的可靠性

（3）廢棄處理：光伏組件和浮體材料的回收處理問(wèn)題

七、高考地理考點(diǎn)總結(jié)

1. 
   

   區(qū)位條件分析：從自然條件(水域、氣候)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件(市場(chǎng)、政策、技術(shù))角度分析漂浮式光伏的選址

2. 比較優(yōu)勢(shì)分析：與傳統(tǒng)陸地光伏相比，重點(diǎn)掌握節(jié)約土地、提高效率、減少蒸發(fā)等優(yōu)勢(shì)

3. 環(huán)境影響評(píng)價(jià)：辯證分析對(duì)水質(zhì)、生態(tài)系統(tǒng)的影響，掌握"漁光互補(bǔ)"等可持續(xù)發(fā)展模式

4. 案例應(yīng)用：熟悉安徽淮南、印尼奇拉塔、泰國(guó)烏汶叻等典型案例，掌握其建設(shè)背景和意義

5. 發(fā)展趨勢(shì)：了解全球漂浮光伏裝機(jī)量增長(zhǎng)趨勢(shì)(預(yù)計(jì)2030年達(dá)30-60吉瓦)及技術(shù)發(fā)展方向

漂浮式光伏作為"光伏+"跨界融合的典型代表，不僅體現(xiàn)了新能源技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，也展示了人與自然和諧共生的可持續(xù)發(fā)展理念，是高考地理中"資源與國(guó)家安全"、"區(qū)域可持續(xù)發(fā)展"等核心考點(diǎn)的重要載體。

八、例題分析

1.閱讀圖文材料,完成下列要求。(16分)

漂浮式光伏是將兆伏發(fā)電組件安裝在水面漂浮體上，相對(duì)于陸地光伏成本更高。2023年11月9日,由中國(guó)企業(yè)承建的"一帶一路"旗艦項(xiàng)目奇拉塔漂浮光伏項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，這是東南亞最大的漂浮光伏項(xiàng)目,對(duì)印尼乃至東南亞清潔能源發(fā)展起著重要的示范作用。下圖為印尼奇拉塔漂浮光伏項(xiàng)目示意圖。

(1)相比于陸上光伏,說(shuō)明印尼自然環(huán)境更適合建設(shè)水上光伏的原因。(4分)

(2)分析印尼漂浮式光伏項(xiàng)目建成后對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。(8分)

(3)中國(guó)和印尼在新能源方面的合作前景十分廣闊，指出在項(xiàng)目合作中各自的優(yōu)勢(shì)。(4分)

2.參考答案

(1)印尼多山地丘陵，且森林覆蓋率高,陸上光伏可用土地面積較少(2分);境內(nèi)多湖泊、水庫(kù),水域面積大(2分)。

(2)有利影響:優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)(提供了清潔能源),減少大氣污染(2分);增加能源供給,減輕當(dāng)?shù)鼐用褚蚰茉炊倘睂?duì)森林的砍伐,保護(hù)了當(dāng)?shù)赜炅?2分)。

不利影響:光伏板遮蔽水面,不利于水生生物的生長(zhǎng),可能導(dǎo)致水生生物多樣性減少(2分);光伏板反光會(huì)灼傷鳥(niǎo)類(lèi)，影響鳥(niǎo)類(lèi)的飛行、棲息和覓食(2分)。

(3)印尼:新能源資源豐富;市場(chǎng)潛力大。(2分)

中國(guó):較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)(資金)實(shí)力;先進(jìn)的技術(shù);豐富的新能源開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)等。(2分)