中國三成光伏發(fā)電能力被霧霾耽誤?

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作者:馮灝

2017-10-25 16:12:01

摘自:中外對話博客

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。倪健雄表示,霧霾降低光伏發(fā)電效率是短期的陣痛,而下大力氣多方面協(xié)同治理,改善整個(gè)城市的空氣質(zhì)量并非天方夜譚。

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)模折損光伏發(fā)電效率,幅度甚至可以達(dá)到17%以上。

中國有三成光伏發(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。

難以控制的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)

分布式電站其實(shí)是霧霾影響的主要受害者。與大型地面電站定期擦洗維護(hù)不同,小型的屋頂項(xiàng)目建成后普遍僅依靠雨雪等自然天氣擦洗,缺乏后期運(yùn)營維護(hù),這進(jìn)一步加劇了霧霾污染的影響。

愛康科技公關(guān)總監(jiān)張衛(wèi)紅告訴中外對話,“很少會有居民用戶想到爬上自家的樓頂去擦拭光伏電板”。

空氣質(zhì)量差,折損清潔能源發(fā)電;清潔能源發(fā)展的不好,又不利于環(huán)境的改善。張衛(wèi)紅坦言,對于光伏領(lǐng)域的投資者而言,頻發(fā)的霧霾天氣增加了一項(xiàng)難以控制的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。

不過據(jù)張衛(wèi)紅介紹,在中國,政策支持的效力大過商業(yè)思維:迫于改善空氣質(zhì)量的壓力,反倒越是霧霾嚴(yán)重的地區(qū),地方政府越有動力推廣地面電站及屋頂光伏項(xiàng)目,減少污染。以霧霾常有爆表的河北保定為例,政府部門曾提出以建設(shè)“光伏之都”作為建設(shè)低碳城市的重要內(nèi)容之一,并意向規(guī)劃把西部太行山區(qū)變成“太行光谷”。該設(shè)想如能實(shí)現(xiàn),對于解決京津冀地區(qū)的霧霾會有一定的效果。

新加坡能源專家CleantechSolar公司營運(yùn)總監(jiān)AndreNobre在接受《印度時(shí)報(bào)》采訪時(shí)表示,空氣污染已經(jīng)成為印度太陽能廠商做出商業(yè)決策的重要考量因素,開發(fā)商會謹(jǐn)慎考慮在空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)簽署能源采購協(xié)議。

霧霾治理的協(xié)同效應(yīng)

頻繁擦洗之外,從源頭上根治空氣污染中的顆粒物,似乎才是更為合宜的選擇。

倪健雄表示,霧霾降低光伏發(fā)電效率是短期的陣痛,而下大力氣多方面協(xié)同治理,改善整個(gè)城市的空氣質(zhì)量并非天方夜譚。Shindell也從研究的反方向?yàn)橹型鈱υ捵隽私庾x,“政策越傾向于清潔能源,清潔能源的發(fā)展就越好,至少在太陽能領(lǐng)域”。

與印度和阿拉伯半島不同,中國影響光伏發(fā)電效率的顆粒物主要來源是人類活動,所以政府有更大的潛力可以減少排放、降低污染。政府有多種手段可以選擇,包括燃料選擇、排放權(quán)定價(jià)、可再生能源優(yōu)惠政策。其效益也是顯而易見的,光伏發(fā)電量提高之外,考慮到可吸入顆粒物的健康隱患,無疑也會大幅提高人們的健康水平。

另外,這也從另一個(gè)角度說明,一邊發(fā)展光伏發(fā)電一邊繼續(xù)修建燃煤火電站的折衷做法可能并不是一個(gè)好主意,因?yàn)楹笳邥艽蟪潭扔绊懬罢叩倪\(yùn)行。

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