浮动光伏发电(FPV)也称为浮动太阳能发电场，是可以部署在海面或其他水体上的光伏系统。虽然它们对环境的影响仍然是世界范围内争论的话题，但这些系统对于产生可再生能源非常有利，特别是在可用土地稀缺或昂贵的温暖地区。
米兰理工大学的研究人员最近进行了一项研究，探索FPV系统在非洲国家未来能源供应方面的潜力。他们发表在《自然能源》上的论文表明，浮动太阳能发电场可能对限制非洲对水力发电的依赖很有价值，同时也有可能提供更可靠的能源供应。
该论文的合著者怀亚特·阿诺德(WyattArnold)告诉TechXplore：“我们论文的灵感来自于FPV作为一种新兴的可再生能源技术日益增长的兴趣和潜力，以及发展中经济体(特别是非洲)对水电开发的持续推动。”
“尽管大型水电大坝存在环境和社会风险，但许多国家仍在计划大规模水电扩建，以满足其快速增长的能源需求。我们想探讨FPV是否可以作为这些计划中的水电项目的可行替代方案或补充。”
阿诺德及其同事马泰奥·朱利安尼和安德里亚·卡斯特莱蒂最近的研究有两个关键目标。第一个是评估FPV作为非洲未来电力来源的潜力，并将其与计划的水力发电投资进行比较。
其次，研究人员开始在系统层面研究浮动光伏和水电技术之间的权衡和协同作用。他们的分析重点关注一个特定的河流流域，即赞比西河道，考虑到当地电网运营和相互竞争的水资源需求带来的限制。
“我们采用了多尺度建模方法，”阿诺德解释道。“首先，我们使用覆盖整个非洲大陆的产能扩张模型(OSeMOSYS-TEMBA)考虑了FPV在非洲未来能源结构中的成本竞争力。考虑到21世纪许多非洲国家的预计电力需求将大幅增长，这是重要的一步以及电力系统的转型，增加可变可再生能源供应的份额。”
为了在系统规模上评估FPV和水力发电技术之间的权衡，研究人员针对赞比西河河道进行了进一步分析。赞比西河水道是多个非洲国家共有的河流流域，各国政府正在计划修建各种水坝用于水力发电。
阿诺德和他的同事检查了该地区水库的运行情况，并创建了当地电力系统的模型。这使他们能够评估该地区水电和FPV的潜力，包括扩大能源容量的潜力以及与灌溉和环境流量等其他水资源用途的权衡。
阿诺德说：“我们工作最显着的贡献之一是对FPV满足非洲未来电力需求的潜力进行定量技术经济评估，在某些情况下达到或超过计划水电大坝的预期输出。”“这一发现对许多非洲国家对水电扩张的持续重视提出了挑战，并表明FPV可能是一种可行的替代方案，对环境和社会影响较小。”
Arnold、Giuliani和Castelletti进行的系统规模分析结果表明，在赞比西河道沿岸现有水库上投资FPV，同时减少修建水坝，可能是比集中开发水电更好的资本投资。与水坝相比，FPV更具成本效益，并且对长期环境和水文变化具有更强的抵抗力。
阿诺德说：“当水库重新运行以优先考虑其他水资源目标时，FPV还可以帮助抵消潜在的水电损失，从而实现更加平衡的水资源管理方法。”
“我们的工作影响深远，因为它为发展中经济体的政策制定者提供了对FPV潜力的全面评估，并强调了其相对于传统水电开发的优势，特别是在降低环境和社会风险、提高对水文变化的抵御能力方面，以及更有效地利用资本投资。”
总体而言，该研究小组进行的分析表明，浮动太阳能发电场可以防止非洲国家未来过度依赖水力发电，从而限制相关的社会、环境和金融风险。这一关键见解可能会为非洲未来的能源相关政策制定和投资提供信息，从而鼓励向FPV系统的转变。
“在接下来的研究中，我们计划探索流域大规模采用FPV的环境影响，包括对湖泊水质和生态系统的影响，”阿诺德补充道。“我们还打算通过参与过程进一步与利益相关者和政策制定者接触，以更好地了解采用FPV的社会和体制障碍，并制定克服这些障碍的策略。”
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