“太阳能资源的开发和利用”试题设计——以越南大密(DAMI)漂浮式光伏项目为背景

福建 陈锦智

一、试题设计展示

【原创题】光伏电站是指一种利用太阳能与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，传统的光伏电站占地面积大，其组件及电缆的温度过高会影响发电效率。2019年4月28日，由中国电力建设集团所属华东院承担工程总承包的越南首个漂浮式光伏项目——越南大密(DAMI)漂浮式光伏项目顺利完成并网。水上漂浮式光伏电站主要是利用水塘、中小型湖泊、水库、蓄水池、采煤塌陷区形成的水上平台将光伏组件漂浮在水面进行发电。

大密项目位于越南东南部平顺省(越南的经济中心——胡志明市以东)的大密水库。大密水库水深30 m，水位落差4.4 m，浪高0.5 m，总装机规模为47.5 MWp，是东南亚区域在建最大容量的漂浮式光伏项目。

水上漂浮式光伏电站具有传统光伏电站不具有的优点，大密项目的竣工将帮助越南提升在泛亚太的竞争力，同时在一定程度上保护了大密水库的水资源。下图示意越南平顺省的位置，据材料回答下列问题。

(1)指出与传统光伏电站相比，水上漂浮式光伏电站的优点。

(2)与传统的陆地光伏电站相比，试推测大密项目漂浮式光伏发电组件的特点。

(3)分析平顺省发展光伏电站的优势条件及对越南的有利影响。

【参考答案】

(1)水上漂浮式光伏电站，不占用土地资源(或节约土地资源)；抑制组件表面温度上升，从而获得更高的发电量；减少水面蒸发量，抑制藻类繁殖，保护水资源。

(2)低密度；抗腐蚀性强；抗风浪；强度大。

(3)优势条件：位于越南省东南部，纬度较低，正午太阳高度大，太阳辐射强；临近经济中心胡志明市，电力市场需求量大，输电距离近。

对越南的有利影响：提升越南可再生能源比重，减少越南对煤炭等化石燃料的依赖度，改善大气环境；缓解越南能源不足的情况，保障能源安全，利于促进越南经济的发展；带动相关产业的发展。

二、命题说明与解析

1.命题说明

太阳能资源的开发利用目前主要有两种形式：光热转换(太阳灶、太阳能供热系统)和光电转换(太阳能电池)，在产业方面主要是后者比较突出，即我们所说的光伏产业。本试题涉及知识点是“太阳活动对地球的影响”中“太阳辐射对地球的影响”这一知识点所延伸而来的关于“太阳能的开发利用”，而关于“太阳能的开发利用”又是“能源资源开发条件评价”的延伸。本题的命题情境出自“一带一路”倡议工程项目——越南大密(DAMI)漂浮式光伏项目，以独特的光伏电场建设视角考查对资源开发条件的评价、区际联系与区域发展,试题难度中等，符合新高考要求。

2.试题分析

(1)指出与传统光伏电站相比，水上漂浮式光伏电站的优点。

【解析】传统的光伏电站占地面积大，而越南的国土面积小，相比传统的光伏电站，水上漂浮式光伏电站可节约土地资源。光伏电站的组件及电缆因长时间使用会因温度过高而影响发电效率，而水体对光伏组件有冷却效应，可以抑制组件表面温度上升，从而提高发电效率。同时，太阳能电池板覆盖在水面上，遮挡太阳辐射，可以减少水面蒸发量；因光照遮挡而抑制了藻类的光合作用，从而抑制藻类繁殖，保护水资源。

(2)与传统的陆地光伏电站相比，试推测大密项目漂浮式光伏发电组件的特点。

【解析】本小题设计新颖，通过大密项目漂浮式光伏发电站所处的地理环境特点推测其组件对应的特点。水上光伏电站所处环境较为潮湿，浮体架台需要具有良好的抗腐蚀性能；由材料提供的信息得知：漂浮式光伏发电站依赖漂浮设备支撑光伏电池板，故需要低密度材料；大密水库水位落差4.4 m，浪高0.5 m，光伏组件需抗风浪、强度大。

(3)分析平顺省发展光伏电站的优势条件及对越南的影响。

【解析】根据图中的经纬度信息，得出平顺省所处纬度低，正午太阳高度大；另外，据文字材料指出“大密项目位于越南东南部平顺省(越南经济中心——胡志明市以东)的大密水库”可知平顺省临近越南经济发达的胡志明市，电力市场需求大，输电距离近。对越南的影响，主要从经济、环境方面进行分析。如：减少越南对煤炭等化石燃料的依赖度，改善大气环境；缓解越南能源不足的情况，保障能源安全，利于促进越南经济的发展；带动与太阳能、动力导向型等相关的产业发展。

三、必备知识分析

1.影响太阳辐射的因素：可从纬度(影响正午太阳高度、昼长)、地形地势、天气分析。

2.太阳辐射的时空分布

(1)空间分布不均：主要集中分布于低纬度、高海拔、晴天多的地区。

(2)时间分布不均：一年中，太阳辐射在北半球6月最多，12月最少，南半球则相反。一天中，太阳辐射集中在白昼时间，当地正午时刻太阳高度角最大时，太阳辐射最强。

2021年全国甲卷第6题选择题，便通过题组分析说明了太阳辐射的时间分布不均，导致发电量产生差异，考查考生解决这方面问题的能力。目前已出现的电能存储技术可把白天多余的太阳能经存储后用于夜间发电，克服了太阳辐射昼夜差异的不足。如青海省德令哈市的瓦塔式熔盐储能光热电站，其主要用收集的太阳能将熔盐加热并进行储存,再根据需要,利用熔盐与水进行热交换后产生的高温高压蒸汽驱动汽轮发电机组发电。

3.太阳能资源的优势与不足

优势清洁、可再生,能源总量大不足1.能量分散,受天气影响大,不稳定;2.开发技术要求高(例如,超高压输电技术的发展);3.建设电站占地广,前期投资大(要有充足的资金)

4.某地区太阳能资源开发条件评价思路

(1)(太阳能)资源条件:该地区太阳能资源丰富(从纬度、海拔和天气等角度分析)。

(2)土地(面积、地形、地价):

①地形：平坦的地形,利于建设。平原、高原是理想的区位;

②面积、地价：光伏产业占地广,如分布在沙漠、荒滩、戈壁，则可利用的面积广且地价较低,可节约建设成本；而漂浮式建设(漂浮于海洋、湖泊、水库等水体),可节约土地资源。

(3)市场条件:

①距离市场的远近(例如，我国西部地区距离市场较远,东部地区距离市场较近);

②市场需求大小：太阳能属于清洁能源,市场对清洁能源需求量大；经济发达，能源需求大。

(4)资金：

由于太能能电站建设占地广,前期投资大，要有充足的资金作保证；因此评价时根据不同经济发展水平的国家作出资金方面(充足/不足)的评价。

(5)技术：

太阳能发电的电力资源传输依托于超高压输电技术，因此对开发技术要求高，评价时根据不同发展水平类型的国家作出技术方面(先进/落后)的评价。

四、课堂延伸拓展

“资源开发条件的评价”类试题的延伸，资源(非可再生资源，主要是矿产资源；可再生资源；旅游资源)开发条件的评价可整合成同一专题使学生对这一大类的知识体系理解更顺畅、解题思路更清晰。笔者建议在时间允许的条件下，可将必修3“能源资源开发条件的评价”、选修6第三章第2节“非可再生资源合理开发利用对策”和必修3“资源的跨区域调配”的相关内容整合成“资源的开发利用及其影响专题”。关于“资源开发条件的评价专题”的具体整合方案，在这里不再详细说明，本文主要探讨的是资源开发条件的评价类问题，这一类问题思路大体方向相近，从有利和不利两个方面进行分析，评价思路主要从资源本身及其所在社会经济环境进行评价，但不同类型资源具体评价条件会有所不同。

1.非可再生资源(以矿产资源为例)的开发条件评价

自然条件：资源(能源)条件评价:可从储量大小、分布范围大小、种类多少、质量高低、开采条件(可从资源(能源)埋藏的深浅、矿区的地形、地质条件等)等方面评价。

社会经济条件：(1)市场条件评价:可从资源(能源)的消费市场情况、市场潜力大小、距市场远近等方面评价。(2)交通运输条件评价:可从交通运输方式、交通运输便捷程度等方面评价。

2.可再生资源(太阳能、风能)的开发条件评价

角度术语能源资源丰富太阳能丰富:如我国青藏地区,纬度较低,正午太阳高度大,海拔高,大气稀薄,晴天多,大气洁净度高,太阳能丰富;西北地区,晴天多,日照时间长;风能丰富(风力大):如瓜州有“世界风库”之称,风力资源丰富土地多荒滩、沙漠、戈壁等条件,可利用土地面积广阔且地价较低;漂浮式建设(漂浮于海洋、湖泊、水库等水体),可节约土地资源;地形平坦开阔,利于建设市场需求及市场距离市场对清洁能源需求量大/经济落后,能源需求量小;距离市场(发达地区)近,输电距离近,输电成本低;距离市场较远,电能运输成本高科技发达国家,技术发达/发展中国家,技术落后资金经济发达,资金充足/经济落后,资金不足

3.旅游资源的开发条件评价

资源条件：(1)资源价值(是否具有较高的美学价值、科学价值、历史文化价值、经济价值等)、集群状况(分布数量多、集中/孤立单一、分散)、地域组合状况(种类多/少)、质量高低。