根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，2016年中國新增光伏裝機(jī)34GW，這一數(shù)字是美國的兩倍還多，占世界新增裝機(jī)容量的近一半。以太陽能為代表的清潔能源若得以替代燃煤為主的發(fā)電結(jié)構(gòu)，將極大地改善中國的環(huán)境狀況，在清潔能源領(lǐng)域的巨額投資正是中國各級政府的重點(diǎn)舉措之一。
鋪設(shè)光伏電板會改善空氣質(zhì)量，這是我們一直理解的因果關(guān)系。但是，反過來呢？尚待改善的空氣質(zhì)量會不會反過來影響光伏電板發(fā)電？
杜克大學(xué)的最新研究肯定了我們的疑問，基于NASAGISS的全球氣候模型數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)，空氣污染中的顆粒物會大規(guī)模折損太陽能光伏發(fā)電效率，幅度甚至可以達(dá)到17%以上。
中國有三成太陽能光伏發(fā)電能力被霧霾耽誤
而短波的太陽輻射光線由于受到灰塵和顆粒物的阻礙，被吸收和散射，這一被稱為太陽光減弱(solardimming)的現(xiàn)象使得光伏組件接收輻射強(qiáng)度被降低，從而帶來發(fā)電損失。根據(jù)該研究，以中國目前的太陽能光伏發(fā)電能力估算，霧霾造成的電力損失高達(dá)11GW，這一數(shù)字是中國新增光伏裝機(jī)容量的近三分之一。
值得注意的是，人為造成的顆粒物對太陽能光伏發(fā)電的影響超過了自然界的灰塵。研究人員對于光伏組件表面的沉積物進(jìn)行了采樣和組分分析，發(fā)現(xiàn)其中僅有8%是非塵土顆粒物，即人類活動產(chǎn)生的。這8%雖然聽起來不足為慮，但是因?yàn)槠渲泻杏袡C(jī)碳、炭黑等成分，碳原子吸收陽光的能力更強(qiáng)；而且由于粒子更小，陽光更容易被散射。也因此，人類活動對于發(fā)電效率的損失甚至超過占比92%的塵土。
世界最大的光伏組件生產(chǎn)商之一英利集團(tuán)對此感受頗深，技術(shù)中心副總經(jīng)理倪健雄介紹說，英利通過對比并監(jiān)控自動清潔機(jī)器人的光伏組件與常規(guī)安裝組件戶外發(fā)電量發(fā)現(xiàn)：在河北邢臺、保定等“著名”的霧霾城市，霧霾時(shí)段的發(fā)電量可以降低80%以上，在霧霾最為嚴(yán)重的時(shí)候，幾乎就不發(fā)電。
研究團(tuán)隊(duì)成員，杜克大學(xué)土木與環(huán)境工程系教授DrewShindell表示，這些由人類活動產(chǎn)生的顆粒物，使得中國比其他國家面臨更為嚴(yán)重的太陽能光伏發(fā)電損失。根據(jù)研究，中國中部和東部地區(qū)，在每月擦洗一次光伏組件的情況下，顆粒物將造成光伏組件發(fā)電效率降低17%~25%；若擦洗間隔為2個(gè)月，光伏組件的發(fā)電效率則將降低25%~35%。
擦洗很有效，光照資源豐富的地方多缺水
中國的地面大型電站對于擦洗并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般是通過監(jiān)控發(fā)電量來決定什么時(shí)候擦洗。山東青島薩納斯新能源科技有限公司總經(jīng)理耿文強(qiáng)告訴中外對話，從組件維護(hù)的角度，現(xiàn)在中國北方的大型地面電站，基本上要保證標(biāo)準(zhǔn)的每年四次擦洗，在污染嚴(yán)重的情況下，可以根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)增加擦洗頻次。
根據(jù)該研究，擦洗后的光伏組件單日發(fā)電量會提高50%，效果顯著。
倪健雄表示，毋庸置疑，保持光伏電板的清潔非常重要，提升發(fā)電效率的同時(shí)，還能有效維護(hù)光伏組件，因?yàn)轭w粒物的長期聚集可能使組件大量發(fā)熱，造成熱斑現(xiàn)象，威脅組件壽命。
但是，對于企業(yè)而言，更現(xiàn)實(shí)的問題是擦洗需要用到的水。在中國光照資源豐富的西北地區(qū)，水往往比電珍貴得多，用水量提升發(fā)電量是顯然不值得的。耿文強(qiáng)表示，因?yàn)椴料葱枰罅克Y源的投入，是一筆不小的成本，因此企業(yè)需要對擦洗投入和發(fā)電實(shí)際收益進(jìn)行綜合對比，以此決定擦洗頻次。更專業(yè)的光伏運(yùn)維企業(yè)，還會利用光伏大數(shù)據(jù)分析和挖掘的結(jié)果，得出清洗的最佳性價(jià)比。
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