空气污染降低了中国太阳能潜力

中国正在迅速扩大太阳能发电，希望到2030年太阳能能满足全国10%的用电需求。但问题是严重的空气污染阻挡了太阳光，大大降低了中国太阳能的输出量，特别是在中国的北部和东部地区。这个问题在冬天就最严重，根据普林斯顿大学的研究，这些地区的空气污染平均阻挡了约20%的阳光照射到太阳能电池板组件阵。这样冬季空气污染对太阳能发电的影响与长期认为的作为太阳能发电主要障碍的云层的影响一样大。

发表在《美国科学院论文集》的研究论文表明，在中国北部和东部污染最严重的地区，气溶胶污染是太阳能发电能力每天降低了每平方米1.5 kW·h，或高达35%。这些电能足以让真空吸尘器工作1 h，清洁12 lb衣物或在笔记本电脑上工作5 h～10 h。化石燃料燃烧会增加大气中的气溶胶浓度。其他研究人员已经认识到，包括硫酸盐、硝酸盐、黑碳微粒和棕色有机化合物在内的这些气溶胶正在导致中国大部分地区的太阳光变暗。但之前的研究未能计算出大气中有多少气溶胶正在降低中国的太阳能发电效率。

普林斯顿大学土木与环境工程系博士应试生，论文主要作者Xi-aoyuan(Charles)Li表示，像中国和印度等空气严重污染的发展中国家正在迅速发展太阳能发电，但往往忽视了气溶胶在其规划中的作用，而这可能是一个应考虑的重要因素。为了计算到达地面上太阳能电池板组件阵的太阳辐射量，科学家们采用称为太阳能光伏绩效的模型，结合卫星数据，这些卫星数据是用美国宇航局(NASA)仪器测得的太阳辐射量，分析了大气中的气溶胶成分和云层。2003年到2014年他们进行了9次覆盖全中国的独立分析，比较了在有和内有跟踪太阳在空中移动的技术的情况下，气溶胶与云层对太阳能发电的影响。杰出能源教授、加州大学伯克利分校可再生能源与适用能源实验室主任Daniel Kammen(没有参与研究)认为，“特别是发电厂、车辆、生物质燃烧和沙尘暴等自然事件造成的微粒污染可能成为太阳能发电的主要障碍。”他说，这项研究采用严格的“大气化学模型”来量化污染如何影响到达地面的太阳辐射量，具有讽刺意味的是，这也可以用来确定清洁能源较少碳排放的效益。

Li说，研究结果将进一步刺激中国和印度等国家减少气溶胶排放量，从而减少污染，除了已知的健康效益外，还可更迅速地增加太阳能发电量。Li还表示，这样还可产生良性循环，因为太阳能产业的发展还可减少对化石燃料的依赖，从而减少有碍太阳能发电的排放。这样就可向电网输送更多的太阳能电力，从而又会进一步减少对化石燃料的需求。研究结果也可以帮助确定在住处建设新的太阳能电池阵。中国的气溶胶污染主要集中在工业化、城市化地区，而偏远的人口稀少地区则空气清洁得多。如果研究能量化因空气污染而减少的太阳能发电量，政策制定者就可权衡从较洁净地区向污染较重地区输送电力的成本与阳光较多地区建太阳能电池阵增加的电力的收益。环境工程与国际事务教授Denise L.Mauzerall说：“因云层而减少的太阳能发电量是过去主要的关注点。”他是Li的指导老师并协助开展这项研究。他认为，“这次是在确定太阳能光伏电池的发电能力时首次考虑大气污染问题。”他们的下一个项目，研究人员将把其分析扩展到世界其他地区，包括空气污染程度与中国相同的印度。除了研究大气中的空气污染物如何通过吸收阳光来减少发电量外，他们还将研究空气污染物如何通过污染太阳能电池板本身而减少发电量的。