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中國空氣污染使光伏生產潛力降低13%

   日期:2019-07-25     來源:pv-magazine    瀏覽:589    評論:0    

盡管中國政府努力改善空氣質量,但部分地區的空氣污染仍在惡化,表面太陽輻射的變化似乎正在對中國巨大的太陽能發電陣容造成損害。

在關于污染對人類健康和中國生態系統的有害影響的許多擔憂中,一項研究發現,減少空氣污染的新措施將有助于中國充分發揮光伏發電的潛力。 截至去年年底,中國太陽能規模累計達到了174.63吉瓦,遠超110吉瓦的光伏發電產能發展目標。按照目前的速度,這個全球最大太陽能市場有望在2030年實現其400吉瓦的裝機容量目標,占到一次能源的10%,并支持其實現用非化石燃料發電20%的巴黎氣候協議承諾。

然而,蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)和阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam)的科學家們發現,太陽能在國家能源結構中所占的份額不僅取決于安裝速度,還受空氣污染水平的影響。

研究人員們分析了1960年至2015年間中國119個測量站的觀測日照數據,以估算出在此期間天空變暗的程度。他們將面板的安裝角度,即如何傾斜面板以吸收太陽輻射,與所收集數據聯系起來。在為了量化空氣污染在減少太陽光線方面的作用,將光線變暗水平與工業排放數據加以關聯之后,研究人員發現,在55年的研究時間跨度中,太陽輻照度下降了11至15%。

另一種假設情景

該研究稱,如果中國能夠恢復到20世紀60年代的輻射水平,其2016年太陽能發電容量可以產生多出12至13%的電力,相當于額外增加14太瓦時。研究的作者寫道,按中國2030年時的預期太陽能發電容量,將得到額外51至74太瓦時的太陽能發電量。并且他們補充說,相應的經濟效益可能在2016年達到19億美元,在2030年達到46至67億美元。

受人口因素推動的氣溶膠排放和云量變化被認為是導致中國太陽輻射變弱的兩個主要因素。空氣污染會通過三種方式影響太陽能發電:顆粒物質積聚在光伏電池板上、氣溶膠粒子通過散射或吸收太陽輻射的方式相互作用;以及通過如二氧化硫(SO2)與其他污染物的反應引起云層形成,從而增加云的反射率和持續時間,并減少到達地球表面的太陽輻射。

研究表明,1996年至2010年間,中國估計有91%的二氧化硫排放來自燃煤,并以工業和發電為主。在同一時期,細顆粒物PM2.5的主要成分——黑碳由于住宅和工業用煤(41%)和生物質消耗(33%)而被排放出來。然而,自20世

紀90年代初以來,隨著中國的空氣污染控制政策和人口變化,二氧化硫和黑碳的氣溶膠排放因素已經下降。

2013年初,隨著數十座城市嚴重受困于霧霾,中國政府對空氣污染宣戰,并加大措施,規范PM2.5的排放。根據綠色和平東亞分部(Greenpeace East Asia)的分析,從2013年到2018年,74個主要城市的PM2.5危險氣載顆粒數量下降了33%。然而,根據中國生態環境部的數據,從1月到4月,華北被霧霾籠罩的京津冀津地區的污染數據增長了8%。

雖然這種喜憂參半的結果引發了人們對中國治污戰爭勢頭減弱的擔憂,但中央政府一直在努力說服觀察者,今年減少污染的努力不會放松,因為中國經濟將降至1990年以來的最低增長率。

更多收益

雖然凈化空氣需要大量投資,但蘇黎世聯邦理工學院和阿姆斯特丹大學的研究報告的作者認為,如果更廣泛地采用這些污染控制措施,太陽能產能可能會增加并顯著抵消污染控制的成本。“所觀測到的表面輻射與二氧化硫和黑碳排放之間的關系表明,嚴格的空氣污染控制措施,加上減少化石燃料消耗量,將使表面輻射增加,”發表在Nature Energy上的這份研究這樣提出。

近年來,空氣污染及其對太陽能光伏輸出的影響已引起研究者們的關注。杜克大學(Duke University)的科學家們與甘地訥格爾印度理工學院(Indian Institute of Technology)和威斯康星大學麥迪遜分校(University of Wisconsin at Madison)的同行們發表的一項研究發現,世界部分地區太陽能電池板上氣載顆粒的積聚可能會使能量輸出減少四分之一以上,這就包括空氣污染極為嚴重的中國和印度。 蘇黎世聯邦理工學院氣候政策小組的先前研究發現,完全消除電力、運輸、工業和家用部門的排放將使中國的所有太陽能系統在2040年每年產生額外的85至158太瓦時電力。這項研究發現,額外增加的太陽能發電量將為中國電力行業帶來高達101億美元的收益。 
 

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