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)電結構，將極大地改善中國的環(huán)境狀況，在清潔能源領域的巨額投資正是中國各級政府的重點舉措之一。

鋪設光伏電板會改善空氣質量，這是我們一直理解的因果關系。但是，反過來呢?尚待改善的空氣質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商之一英利集團對此感受頗深，技術中心副總經理倪健雄介紹說，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?？偛课挥谏綎|省青島市的薩納斯新能源科技有限公司專門服務于光伏電站的運營維護，公司總經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“光伏之都”作為建設低碳城市的重要內容之一，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

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量并非天方夜譚。以大同為例，這個曾經在煤坑上的城市如今的空氣質量頗令當?shù)厝俗院?，而英利集團在大同的“光伏領跑者”基地也運轉良好。 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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