光伏发电是利用半导体界面的光生伏***应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
而随着经济的发展,雾霾的问题也不容小觑,众所周知光伏发电是利用光能转化电能。而雾霾天气会在空中阻碍阳光的照射,所以雾霾一定会影响光伏发电。
太阳能的辐射分为三部分:直接辐射、散射辐射、反射辐射。地表接受的太阳辐射要受到大气条件的影响而衰减,主要原因是由空气分子、水蒸气和尘埃引起的大气散射和由臭氧、水蒸气和二氧化碳引起的大气吸收。太阳辐射一部分太阳辐射穿过大气层直接到达地球表面,为直接辐射;另一部分太阳辐射经大气分子和粒子散射以后,也***终抵达地面,为散接辐射;还有一部分被地表反射,为反射辐射。
雾霾天气时,大气中的悬浮颗粒物(PM2.5)浓度高,直接辐射降低而散射辐射增加, 导致光伏组件表面接收到的太阳光辐照强度降低。
铺设光伏电板会改善空气质量,这是我们一直理解的因果关系。但是,反过来呢?尚待改善的空气质量会不会反过来影响光伏电板发电?
杜克大学的***新研究肯定了我们的疑问,基于NASAGISS的***气候模型数据,研究发现,空气污染中的颗粒物会大规模折损太阳能光伏发电效率,幅度甚至可以达到17%以上。
中国有三成太阳能光伏发电能力被雾霾耽误
而短波的太阳辐射光线由于受到灰尘和颗粒物的阻碍,被吸收和散射,这一被称为太阳光减弱(solardimming)的现象使得光伏组件接收辐射强度被降低,从而带来发电损失。根据该研究,以中国目前的太阳能光伏发电能力估算,雾霾造成的电力损失高达11GW,这一数字是中国新增光伏装机容量的近三分之一。
值得注意的是,人为造成的颗粒物对太阳能光伏发电的影响超过了自然界的灰尘。研究人员对于光伏组件表面的沉积物进行了采样和组分分析,发现其中仅有8%是非尘土颗粒物,即人类活动产生的。这8%虽然听起来不足为虑,但是因为其中含有有机碳、炭黑等成分,碳原子吸收阳光的能力更强;而且由于粒子更小,阳光更容易被散射。也因此,人类活动对于发电效率的损失甚至超过占比92%的尘土。
通过对比并监控自动清洁机器人的光伏组件与常规安装组件户外发电量发现:在河北邢台、保定等“***”的雾霾城市,雾霾时段的发电量可以降低80%以上,在雾霾***为严重的时候,几乎就不发电。
而分布式电站其实是雾霾影响的主要受害者。与大型地面电站定期擦洗维护不同,小型的屋顶项目建成后普遍仅依靠雨雪等自然天气擦洗,缺乏后期运营维护,这进一步加剧了雾霾污染的影响。
与晴朗天气相比,雾霾天气条件下:
1)太阳能总辐射日总量降低50%以上;
2)调查案例的发电量降低54.9%~95.2%,加权平均值为79.1%;
3)中午前后太阳能资源***好时的发电量损失明显。
由此可见雾霾给光伏发电所带来的影响,电鳐网认为除了频繁擦洗之外,从源头上***空气污染中的颗粒物,似乎才是更为合宜的选择。
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