霧霾對(duì)光伏板發(fā)電量造成損失約為10% 而鈣鈦礦材料受損更重

近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)研究人員在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy&Environmental Science)上刊發(fā)霧霾對(duì)光伏影響的最新研究結(jié)果。研究顯示，由于日照減少，霧霾對(duì)光伏板發(fā)電量造成損失約為11.5%±1.5%，而當(dāng)前最具前景的鈣鈦礦材料受霧霾影響更為嚴(yán)重，其發(fā)電量損失可達(dá)17%左右。

霧霾作為發(fā)展中國(guó)家廣泛關(guān)注的空氣污染現(xiàn)象，對(duì)近年來大規(guī)模興起的發(fā)電光伏板的影響尚不清晰。此前有研究表明，霧霾由于遮蔽陽光，以硅晶為原料的光伏板發(fā)電效率會(huì)受到削弱。而由麻省理工學(xué)院與新加坡國(guó)立大學(xué)研究人員共同完成的這個(gè)項(xiàng)目，通過采集印度、中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家城市霧霾數(shù)據(jù)，總結(jié)出日照減少、細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度與光伏發(fā)電量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。這種方法可以直接估計(jì)地球上任何地方的光伏發(fā)電與空氣污染相關(guān)的損失，量化了霧霾對(duì)光伏發(fā)電的影響，對(duì)光伏項(xiàng)目投資建設(shè)起到了指導(dǎo)作用。

論文作者之一Ian Marius Peters于2013年在新加坡從事太陽能研究工作時(shí)卻遭遇了嚴(yán)重的空氣污染。由于印尼森林大火與罕見的大風(fēng)天氣，霧霾一時(shí)氣味刺鼻，遮天蔽日。當(dāng)其他人在討論嚴(yán)重的空氣污染對(duì)公共健康造成的影響時(shí)，Peters與其同事開始研究霧霾對(duì)當(dāng)?shù)靥柲馨l(fā)電板造成的影響。

經(jīng)過數(shù)年數(shù)據(jù)收集，研究人員將到達(dá)地面的太陽輻射數(shù)據(jù)與空氣中顆粒物數(shù)據(jù)結(jié)合到一起，找到了一種能夠估算在光線到達(dá)太陽能板之前、被霧霾吸收或散射的太陽能，借此計(jì)算出太陽能電池板發(fā)電損失量。

結(jié)果顯示，在印度等常年有空氣污染的地區(qū)，太陽能電池板發(fā)電量的年平均衰減水平大約是12%。這也就意味著，為實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電盈利，在投資安裝光伏板前，安裝地區(qū)霧霾的情況需要計(jì)入考慮。對(duì)一些太陽能裝置來說，霧霾帶來的不確定因素很有可能擠壓了原有的利潤(rùn)空間，導(dǎo)致項(xiàng)目虧損。

Peters說:“當(dāng)你在做項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)，如果沒有考慮到空氣污染，實(shí)際項(xiàng)目規(guī)模會(huì)縮小，你的投資回報(bào)率就會(huì)得到錯(cuò)誤的估計(jì)。”

同時(shí)，研究組對(duì)世界上其他16個(gè)城市的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)霧霾對(duì)光伏發(fā)電量的影響程度從新加坡的2.0%到北京、達(dá)喀爾、烏蘭巴托和加爾各答的9.1%以上不等。值得注意的是，在不同類型的太陽能電池中，包括砷化鎵、碲化鎘和鈣鈦礦等，由于對(duì)太陽能的光譜響應(yīng)有所不同，當(dāng)前最具前景的鈣鈦礦材料受到霧霾影響最大，印度德里的數(shù)據(jù)顯示，其發(fā)電量衰減或超過17%。

隨著近年來光伏裝機(jī)量激增，研究人員認(rèn)為，其實(shí)際發(fā)電量可能會(huì)大打折扣。結(jié)合目前各大城市的光伏裝機(jī)量，據(jù)研究組估計(jì)，僅在德里，每年霧霾對(duì)光伏發(fā)電造成的收入損失就可能高達(dá)2000萬美元，加爾各答約為1600萬美元，北京和上海的每年約為1000萬美元。

研究人員預(yù)計(jì)，如果沒有考慮到霧霾而導(dǎo)致系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)不足，可能影響到整個(gè)光伏系統(tǒng)的可靠性。