浮动光伏系统对水库环境响应的多维度建模与生态影响评估

本综述通过过程模型（CE-QUAL-W2）系统评估浮动光伏（FPV）系统对11座美国水库的热结构、溶解氧（DO）及鱼类栖息地的影响，揭示了FPV在清洁能源生产与水生生态保护间的复杂平衡，为可持续能源部署提供关键科学依据。

　　

Hydrodynamic modelling（水动力模型）

我们使用CE-QUAL-W2软件——一个侧向平均的二维水动力与水质模型（CE-QUAL-W2 Hydrodynamic and Water Quality Model, 2024）。该模型最初由美国陆军工程师兵团水道实验站开发（Cole and Buchak, 1995），并经由其他研究人员改进（Cole and Wells, 2006）。CE-QUAL-W2模型可在官网免费获取（https://www.ce.pdx.edu/w2/）。该模型显式解析沿深度与纵向轴的过程。

Temperature profiles（温度剖面）

浮动光伏（FPV）阵列对水库物理条件的模拟影响在多数系统中呈现一致趋势，但在中高FPV覆盖率下存在显著例外（表2）。所有模拟水库中，增加FPV表面覆盖率均降低了表层水温，但冷却幅度与季节时序在浅水与深水系统间及系统内部存在差异（图2A和E；补充材料）。部分水库在夏季表现出更明显的温度下降，而其他水库则在冬季响应更显著。深层水库通常显示出更强烈的热分层响应，例如变温层深度变浅和稳定性增强。这些变化直接影响了溶解氧动态与潜在栖息地可用性。

Context-dependent environmental responses to FPV arrays（环境响应与FPV阵列的情境依赖性）

我们的研究结果表明，浮动光伏（FPV）阵列覆盖率可一致降低水库表层水温，但其他环境响应更具可变性且依赖于情境。这种变异性凸显了场地特异性评估的必要性，因为营养状态、区域气候、水库形态、支流汇入和气象条件共同塑造了水库中的物理过程。因此，对FPV影响的更现实且准确的预测需整合多维环境驱动因素与局部系统特性。

Conclusion: toward sustainable FPV deployment（结论：迈向可持续FPV部署）

本研究首次通过多水库机制模拟评估浮动光伏（FPV）阵列对淡水生态系统的潜在影响。通过比较不同水体的响应，我们可探索地球物理、气候与水文特征如何调节水库对FPV引发变化的恢复力。随着公用事业规模FPV阵列的加速发展，机制模拟为预测环境结果和指导可持续部署策略提供了有力工具。