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中国的空气污染对光伏发电影响几何?用数据告诉你真相

日期:2019-08-02    来源:光伏們

国际太阳能光伏网

2019
08/02
16:52

关键词: 光伏发电 空气污染 光伏

   根据我国《太阳能发展“十三五”规划》,到2020年底,太阳能发电装机将达到1.1亿千瓦以上,其中,光伏发电装机达1.05亿千瓦以上。
  而实际上,中国的光伏发电装机量早就已经远远超出了规划目标。早在2018年底就已经累计达到1.7463亿千瓦,预计2019年新增光伏并网装机量在0.4到0.45亿千瓦,所以累计装机量将超过2.14亿千瓦。按照当前的速度,中国这个全球最大的太阳能市场有望实现到2030年装机量达到4亿千瓦的目标,完成对《巴黎协定》中关于20%的能源来自于非化石燃料的承诺。
  研究表明空气污染严重影响光伏发电
  从苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)和阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)的科学家进行的一项研究中发现,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。
  研究人员分析了中国境内1960年至2015年期间119个观测站的光照数据,用于估算这段时间内空气污染逐渐加重的过程,同时,太阳能电池板的安装角度—它们是以何种角度倾斜以获取太阳辐射的—也被纳入了数据统计中,研究人员将空气投射逐渐变弱的程度与工业排放数据相关联,以此来量化空气污染在阻碍阳光照射方面的影响。研究人员发现,在调研的这55年期间,太阳辐照程度下降了11-15%。
  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。该研究的作者写道,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。
  尽管近年来中国政府正在努力改善空气质量,但是有一些地区的空气污染仍在加重,所以现在看起来,地表太阳能辐射的变化正在对中国基数庞大的光伏发电系统造成不可忽视的影响。
  虽然,当前人们主要担忧的是空气污染对人体健康和生态系统的严重影响,但是,减少空气污染也确实有助于中国市场充分发挥其光伏发电的潜力。
  机动车排放的悬浮颗粒及其在云层中的各种变化反应是导致中国地区光照辐射减弱的两个主要因素。空气污染可以通过三种方式影响太阳能发电:通过沉积在光伏电池板上的灰尘颗粒;通过空气中的悬浮颗粒,它们会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(SO2)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。
  中国空气污染的现状
  上述研究指出,1996年至2010年间,在中国估计有91%的二氧化硫排放来自燃煤,主要以工业和发电为主。在同一时期,居民和工业用煤(41%)和生物质消耗(33%)排放了黑碳(细颗粒物PM2.5的主要成分)。
  然而,自20世纪90年代初以来,由于中国的空气污染控制政策和人口结构的变化,二氧化硫和黑碳有所下降。
  2013年初,随着数十座城市遭遇严重雾霾,中国政府对空气污染宣战,并加大力度出台政策降低PM2.5的排放量。根据绿色和平东亚分部(Greenpeace East Asia)的分析,从2013年到2018年,74个主要城市的PM2.5的颗粒浓度下降了33%。然而,根据中国生态环境部的数据,从今年1月到4月,华北尤其是被雾霾笼罩的京津冀津地区,其污染指数增长了8%。
  虽然这种喜忧参半的结果引发了人们对中国治理污染势头减弱的担忧,尤其是今年的经济增速将至1990年以来的最低水平,但中国政府一直在努力说服观察者门,今年减少污染的努力不会松懈。
  治理空气污染,收货绝对高于付出
  尽管治理空气污染需要大量的资金投入,但是研究报告明确指出,如果广泛积极的采取措施,降低空气污染,将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。发表在《自然能源》杂志上的这篇报告写道“通过观测地表辐射与二氧化硫和黑碳排放之间的联系,严格的空气污染控制措施,同时减少化石燃料的消耗,将有效提高地表的光照辐射强度。”
  近年来,空气污染及其对太阳能发电的影响已引起研究者们的关注。。杜克大学(Duke University)的科学家们与印度理工大学(Indian Institute of Technology)和威斯康星大学麦迪逊分校(Universityof Wisconsin at Madison)的同行们发表的一项研究发现,世界一部分地区的光伏组件上累积的悬浮颗粒有可能使发电量降低1/4以上,其中就包括空气污染极为严重的中国和印度。
  苏黎世联邦理工学院气候政策小组的先前研究发现,完全消除电力、运输、工业和家用部门的排放将使中国的所有太阳能系统在2040年每年产生额外的85至158太瓦时电力。额外增加的太阳能发电量将为中国电力行业带来高达101亿美元的收益,治理空气污染,不仅是为了人们的健康,还为了生活和未来的方方面面,治理空气污染,任重道远,势在必行。

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