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空气污染严重影响我国太阳能发电
众所周知,空气污染会给人们健康带来严重危害,但鲜为人知的是,它还会影响太阳能发电,限制清洁能源的发展。
空气污染成我国光伏发电绊脚石
在众多清洁能源中,太阳能发电是最经济实惠的一种。我国是世界上光伏发电第一大国,截至2019年底,已累计光伏并网装机量达到204.3吉瓦,新增和累计装机容量均为全球第一;全年光伏发电量2242.6亿千瓦时,占我国全年总发电量的3.1%。
然而,据科学家研究发现,太阳能在一个国家能源结构中所占的比重,不仅取决于安装速度,还与空气污染水平挂钩。
来自瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员,分析了我国境内1960年到2015年期间119个观测站的光照数据,并将其与二氧化硫和黑碳气溶胶的排放数据相结合分析,以此来研究人为因素造成的气溶胶到底对太阳能电池板的最大输出有多少负面影响。
他们最终得出结论称,在调研的这55年里,由于空气污染的影响,太阳辐照程度下降了11-15%,我国光伏发电的潜力平均下降了13%。在城市区域部署的太阳能电池板受到的打击尤为严重。因为人口稠密的地区污染严重,所以光照情况情况更糟。
1965 年 ~ 2015 年中国太阳能的利用率变化曲线
图表来源:Bart Sweerts / Nature Energy
这项研究称,如果中国的空气环境能够恢复到上世纪60年代的水平,仅2016年的太阳能发电能力就将增加12-13%的发电量,相当于14太瓦时——这相当于北非国家突尼斯全年的发电总量,足以为130万个美国家庭供电。中国2030年的太阳能发电能力预计将增加51-74太瓦时,相应的经济效益将在2016年达到19亿美元,2030年达到46 - 67亿美元。
由此可见,空气污染已成为我国光伏发电发展过程中不可不除的绊脚石。
空气污染如何影响光伏发电?
光伏发电仰赖充沛的阳光,云层对阳光的遮挡势必会影响太阳能的发电率。 然而,近日刊登在《自然·可持续性》杂志上的一项研究却表示,大气 颗粒污染物的影响是云层的3倍!
空气污染主要通过以下三种方式影响光伏发电 :一则是通过沉积在光伏电池板上的大颗粒灰尘,明 显降低太阳能面板的输出功率; 再者是通过空气中的悬浮颗粒,分散或吸收大气中的太阳辐射; 以及通过大气中的污染物云层。 举个例子:空气中的二氧化硫与其他污染物相互作用形成的气流层,会增加云层反射率和反射时间,减少了可以直接到达地球表面的阳光辐射。
不同颗粒污染物对太阳能发电率的影响程度不一样。大多数太阳能资源丰富的地区属于亚 热带干旱地带,这些地方扬尘严重,太阳能面板上的积尘对发电率的影响要比气溶胶大得多。 经估算,积尘的影响可以占到颗粒污染物总影响的 2/3 以上。
在我国华北平原、印度北部等污染较严重地区,以及北非、中东和中国西部 的沙漠地区,颗粒污染物甚至导致太阳能发电效率下降50%以上。
如何提高我国太阳能产能?
既然知道了问题所在,那就应该“对症下药”。
从短期来看,人 工清理太阳能面板,减缓灰尘沉积程度,可以有效提高太阳能产量。在降水量少的沙漠地区,每季度只需清理一次太阳能面板,便能带来巨大收益;而在华北平原和印度等重污染地区,则需要更加频繁地清理太阳能面板。
但从长远来看,做好环境治理,才是提高全球太阳能产能的根本方法。如果广泛积极地采取措施,节约循环利用资源、植树绿化、减少使用塑料制品,降低空气污染,防治土地荒漠化,将不仅仅使太阳能的生产能力有效提高,大大抵消了控制污染的成本,还有利于守护人类健康,便利生活和未来的方方面面。
虽然环境治理道阻且长,但只要我们人人予以重视,总会有梦想达成的那一天。