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【雾霾经济学】雾霾突袭光伏电站

  • 2014年03月25日
  • 作者: 谢丹
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    安焱家 徐莉莎

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  • 原文出处:南方周末
雾霾天气频袭下,太阳能光伏发电正遭受新考验,分布式电站或成雾霾频发的主要受害者(CFP/图)

雾霾天气频袭下,太阳能光伏发电正遭受新考验,分布式电站或成雾霾频发的主要受害者(CFP/图)

雾霾天气频袭下,太阳能光伏发电正遭受新的考验,对投资者而言,无疑增加了一项难以控制的系统性风险。

 

分布式电站或成主要“受害者”

黎文杰家新安装的4KW(千瓦)太阳能发电系统已经5天没有发出1度电了。

在2014年2月28日之前的一个星期,北京经历了今年以来最严重的雾霾天气袭击,6级重度污染,雾霾遮天蔽日。从事能源研究工作的黎文杰没有想到,太阳能这个被他看作是抗击雾霾“最有力武器”的清洁能源,在浓重的雾霾笼罩下,竟也丧失了工作能力。

这并非孤例。在北京顺义,作为北京首个分布式光伏并网发电的居民用户,任凯发现过去一周自家别墅屋顶上的太阳能发电系统的日均发电量只有2度左右,与晴天时的16度相比,发电量降低了约87%。

在上海,中科院上海微系统所的光伏系统实证研究平台显示着同样的信息。2013年12月4日,晴天,该实证研究平台的数据显示光伏系统的日发电有效小时数为2.79小时;12月6日,重度污染,PM2.5值超过600,其日发电有效小时数仅为0.7小时,降低了约80%。

越来越多的数据都在指向一个不容忽视的现实——太阳能发电正在遭到雾霾的侵袭。

太阳能被看作是未来中国发展势头最为强劲的清洁能源。按照国家能源局的规划,“十二五”期间中国将建成12GW(吉瓦)太阳能光伏电站,其中8GW为分布式光伏电站。2014年作为分布式光伏电站大规模发展的关键之年,其中雾霾严重的京津冀和长三角地区正是分布式光伏电站发展的重点区域。

业内人士分析,分布式电站或成雾霾频发的主要受害者。首先,相对于西部沙漠中的大型地面电站而言,作为分布式电站的重点发展区域的京津冀和长三角地区正是雾霾严重区域;其次,从目前分布式电站的运行情况来看,与西部大型地面电站会定期清洗维护不同,小型的屋顶项目建成后普遍仅依靠雨雪等自然天气清洗,缺乏后期运营维护,这进一步加剧了雾霾污染的影响。

根据北京市环保局公布的2013年全年空气质量状况,2013年全年北京市空气污染天数共计189天,占全年总天数的51.8%,重度污染天数达到58天。全国来看,2013年全国平均雾霾天气日数较常年同期增长了2.3天,为自1961年以来雾霾天数最多的一年。

越发频繁的雾霾天气开始引起太阳能电力投资者的关注,由于发电量是衡量光伏发电系统性能优劣的最终指标,雾霾对发电量的影响程度则直接关系到光伏电站投资的最终收益。

“这是一个新问题。”国家气象局风能太阳能资源中心副主任杨振斌对南方周末记者说,雾霾天气对太阳能发电量降低的影响是“比较明显的”。

 

雾霾影响发电量之辩

对“靠天吃饭”的光伏电站发电量来说,在光伏系统效率等影响发电量的诸多因素中,以辐照强度为代表的气象条件有着决定性影响,同时,气象条件也是光伏发电中唯一一个不可控的非人为因素。尽管业界关于气象条件对太阳能发电影响的研究早已有之,但在辐照强度、温度、云量、气溶胶浓度等多种气象条件中,学界关于雾霾对太阳能电站影响的研究却刚刚开始。

最近,国家气象局风能太阳能资源中心研究员赵东收到太阳能业界关于雾霾影响的疑问越来越多。

赵东介绍,雾霾主要通过两种方式影响太阳能电站的发电量:一是削弱到达太阳能电池板的太阳辐射,由于低空中的悬浮物会对太阳光进行吸收和反射,导致组件表面接收到的阳光大幅度降低。“这是非常显著,且没有争议的。”赵东对南方周末记者说。

同时,如果雾霾天气长期持续,电池组件表面的颗粒物累积,在组件表面就会形成遮挡,难以清洗,造成电池组件表面污染,导致发电量进一步降低。在赵东看来,这部分造成的发电量减少尚缺乏进一步研究。

在杨振斌看来,定性分析固然重要,但对能源行业而言,更重要的是对光伏电站全年发电量整体效益的定量分析,“只有对比统计出全年发电量的不同,才更能说明问题”。而这方面的研究数据,却正是目前中国太阳能业界所缺乏的(中国2011年开始大规模光伏电站建设,相关的数据监测工作随之起步,目前能获得有3年连续历史数据的电站案例并不多)。

据英利北京公司总经理王刚提供的数据,英利在北京东四环的宝马5S店分布式屋顶项目,2013年2月的发电量比2012年同期有明显下降。

“以我们掌握的情况看,2013年北京地区的多个光伏电站发电量比2012年同期有明显跌落。”王刚对南方周末记者说,这已经引起了公司的注意。一个可以侧面印证的例子是,光伏电站监测系统提供商上海淘科网络技术有限公司总经理陆剑洲称,其研究团队综合了NASA(美国航空航天局)和国家气象局的数据发现,2013年北京的太阳光辐照量比2012年减少了10%,其中不排除有雾霾的影响。

国际电工委员会(IEC)中国专家代表林阳认为,雾霾导致光伏电站发电量减少是可以肯定的,但减少幅度还需进一步研究。由于目前业界普遍缺乏可供研究的运行数据,这为雾霾对发电量影响程度的进一步研究增加了难度。

对该判断持怀疑态度的人士称,雾霾与阴天可能同时发生,即当天即便没有雾霾,阴天也可能导致发电量下降。对此,林阳表示,尽管阴天和雾霾两种天气都会导致太阳辐照强度降低,但由于阴天主要受云的反射和折射影响,总辐射中还是直射光较多,而雾霾天低空中过多的悬浮颗粒会导致大量的直射光被散射,因此对比来看直射光较多的阴天时光伏电站出力较高。也就是说,即便雾霾与阴天叠加,雾霾也会进一步加剧光伏电站发电量的降低。

任凯说,其自己经营的光伏系统公司目前已经收到一个河北业主的要求,“要求我们设计施工时增加针对雾霾的特别措施。”任凯对南方周末记者说,对雾霾最直接的应对措施即是电池板的定期清洗,这无疑会增加一部分成本。

京津冀地区的雾霾是否会影响太阳能投资者的信心和决策,目前尚不得而知,对投资者而言,无疑增加了一项难以控制的系统性风险。业内预计,倘若未来雾霾天气爆发的频率继续增大,在电站设计上,雾霾严重地区的太阳能电站,则要根据直射光和散射光的变化重新设计电池板的最佳倾角。

林阳表示,目前国际标准在制定相关评估标准和理论模型时,也在考虑更多的气象因素的影响,其团队正在努力将气象因素纳入到光伏电站功率预测的IEC国际标准中。

(应采访对象要求,黎文杰为化名)

(责任编辑:Rachel Ouyang)

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