论文导读与观点概要

随着光伏发电技术的进步和成本的下降，光伏发电产业的规模不断扩大，到2022年年底，世界光伏累计装机容量约为1.2 TW。大型光伏电站对土地的使用需求约为0.016平方千米每兆瓦，这在人口密度高和土地多用途的地区和国家，将对光伏项目的经济性带来极大的负面影响。如果将光伏电站部署在远离人群的偏远地区，长距离输电的基础设施也会附加高额的成本。

浮动光伏系统（floating photovoltaic，简称FPV）作为一种全新的光伏发电技术，解决了陆基光伏系统的部分问题和挑战。水面漂浮光伏发电站利用水上基台将光伏组件漂浮在水面进行发电，克服了传统地面光伏电站受限于土地资源数量制约问题；而且在水体上布置漂浮式光伏电站因为水提供的自然冷却效应，同时水面对太阳能辐照可起到反射作用，相比同条件下的陆基光伏电站发电效率提高大约10%～15%。

海洋中的太阳能资源和水域面积比内陆水体更加丰富，使得近海光伏发电成为近年来研究和应用的热点。中国大陆海岸线绵长，沿海地区太阳能资源丰富，日照时间较长，太阳能可被更充分地利用。中国大陆海岸线总长18 000多千米，可供海上太阳能发电的海域71万多平方千米，按照1/1 000的比例估算，大约可以安装7亿千瓦的太阳能光伏发电设备，每小时发电量可满足近30万户家庭一年的用电需求。大力发展海洋新能源将为中国能源结构转型提供重要战略支撑。同时，海上光伏的消纳市场也是经济体量大、发展速度快、用能需求高的东南部沿海地带，海上光伏项目的规模化开发或将为沿海地区的能源供给提供新的发展思路。2021年中国相继出台关于碳达峰和碳中和新发展理念的相关方案意见，明确指出要大力发展新能源、坚持陆海并重、节约优先等绿色低碳能源体系建设。在碳中和背景下的“海上光伏+储能”技术将成为重要抓手之一，受到越来越多企业及行业机构的关注与投资。

基本结论

目前的浮式光伏电站几乎都是建造于内陆水体环境上，经过十几年的发展，内陆水体浮式光伏系统技术已经成熟，但海上浮式光伏系统仍处于技术积累阶段。浮式结构是浮式光伏系统的关键部分，文中概述了浮式光伏系统浮式结构的发展历程，总结了各类浮式光伏系统结构形式、各自优劣以及适应海域的问题。

针对海洋环境的浮式光伏系统开发是一项复杂的工作。面对风、浪、流、潮汐等循环荷载的作用如何确保海上浮式光伏系统的安全性和耐久性是首先要解决的问题，其中主要包含了浮体和锚固系泊系统的设计。文中结合现有的水动力相关研究内容和以往其他海洋浮式结构物开发的经验，总结了海上浮式光伏系统需要重点关注的环境荷载相互作用问题以及结构设计基本需求。

针对未来可能的发展前景，海上混合浮式太阳能系统是增加海上浮式光伏系统性能和经济竞争力的替代解决方案，相关研究已经证明了海上混合浮式太阳能系统的技术可行性。相较于传统的单一光伏发电系统，“光伏+”模式不仅减少了运维成本、增加了商业效益，协同产业进行优势互补，同样也为海上浮式光伏系统提供了广泛的应用空间，与此同时，海上抽水蓄能和光伏一体化研究也是未来研究的重点。预计未来海上混合浮式太阳能系统将会成为浮式光伏产业发展的有力推手，助力“3060”双碳目标的实现。

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