霧霾可令中國光伏電站發(fā)電效率降低至少六分之一，煤炭和新能源的矛盾也許比我們想象的更直接，馮灝寫道。

尚待改善的空氣質(zhì)量影響著光伏電板的發(fā)電能效。圖片來源：Jiri Rezac

根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，2016年中國新增光伏裝機34GW，這一數(shù)字是美國的兩倍還多，占世界新增裝機容量的近一半。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?

杜克大學的最新研究肯定了我們的疑問，基于NASA GISS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(solar dimming)的現(xiàn)象使得光伏組件接收輻射強度被降低，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11GW，這一數(shù)字是中國新增光伏裝機容量的近三分之一。

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，但是因為其中含有有機碳、炭黑等成分，碳原子吸收陽光的能力更強;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，霧霾時段的發(fā)電量可以降低80%以上，在霧霾最為嚴重的時候，幾乎就不發(fā)電。

研究團隊成員，杜克大學土木與環(huán)境工程系教授Drew Shindell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個月，光伏組件的發(fā)電效率則將降低25%~35%。

擦洗很有效，可是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)一標準，一般是通過監(jiān)控發(fā)電量來決定什么時候擦洗。總部位于山東省青島市的薩納斯新能源科技有限公司專門服務(wù)于光伏電站的運營維護，公司總經(jīng)理耿文強告訴中外對話，從組件維護的角度，現(xiàn)在中國北方的大型地面電站，基本上要保證標準的每年四次擦洗，在污染嚴重的情況下，可以根據(jù)現(xiàn)場情況適當增加擦洗頻次。

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，還能有效維護光伏組件，因為顆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。耿文強表示，因為擦洗需要大量水資源的投入，是一筆不小的成本，因此企業(yè)需要對擦洗投入和發(fā)電實際收益進行綜合對比，以此決定擦洗頻次。更專業(yè)的光伏運維企業(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比。

難以控制的系統(tǒng)性風險

分布式電站其實是霧霾影響的主要受害者。與大型地面電站定期擦洗維護不同，小型的屋頂項目建成后普遍僅依靠雨雪等自然天氣擦洗，缺乏后期運營維護，這進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難以控制的系統(tǒng)性風險。

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Cleantech Solar公司營運總監(jiān)Andre Nobre在接受《印度時報》采訪時表示，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)商會謹慎考慮在空氣污染嚴重的地區(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，改善整個城市的空氣質(zhì)量并非天方夜譚。以大同為例，這個曾經(jīng)在煤坑上的城市如今的空氣質(zhì)量頗令當?shù)厝俗院溃⒗瘓F在大同的“光伏領(lǐng)跑者”基地也運轉(zhuǎn)良好。 Shindell 也從研究的反方向為中外對話做了解讀，“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、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好主意，因為后者會很大程度影響前者的運行。

來源:中外對話  作者:馮灝

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