霧霾突襲光伏電站

霧霾天氣頻襲下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電正遭受新的考驗(yàn)，對(duì)投資者而言，無(wú)疑增加了一項(xiàng)難以控制的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。

分布式電站或成主要“受害者”

黎文杰(化名)家新安裝的4KW(千瓦)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)5天沒(méi)有發(fā)出1度電了。

在2014年2月28日之前的一個(gè)星期，北京經(jīng)歷了今年以來(lái)最嚴(yán)重的霧霾天氣襲擊，6級(jí)重度污染，霧霾遮天蔽日。從事能源研究工作的黎文杰沒(méi)有想到，太陽(yáng)能這個(gè)被他看作是抗擊霧霾“最有力武器”的清潔能源，在濃重的霧霾籠罩下，竟也喪失了工作能力。

這并非孤例。在北京順義，作為北京首個(gè)分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電的居民用戶(hù)，任凱發(fā)現(xiàn)過(guò)去一周自家別墅屋頂上的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的日均發(fā)電量只有2度左右，與晴天時(shí)的16度相比，發(fā)電量降低了約87%。

在上海，中科院上海微系統(tǒng)所的光伏系統(tǒng)實(shí)證研究平臺(tái)顯示著同樣的信息。2013年12月4日，晴天，該實(shí)證研究平臺(tái)的數(shù)據(jù)顯示光伏系統(tǒng)的日發(fā)電有效小時(shí)數(shù)為2.79小時(shí);12月6日，重度污染，PM2.5值超過(guò)600，其日發(fā)電有效小時(shí)數(shù)僅為0.7小時(shí)，降低了約80%。

越來(lái)越多的數(shù)據(jù)都在指向一個(gè)不容忽視的現(xiàn)實(shí)——太陽(yáng)能發(fā)電正在遭到霧霾的侵襲。

太陽(yáng)能被看作是未來(lái)中國(guó)發(fā)展勢(shì)頭最為強(qiáng)勁的清潔能源。按照國(guó)家能源局的規(guī)劃，“十二五”期間中國(guó)將建成12GW(吉瓦)太陽(yáng)能光伏電站，其中8GW為分布式光伏電站。2014年作為分布式光伏電站大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵之年，其中霧霾嚴(yán)重的京津冀和長(zhǎng)三角地區(qū)正是分布式光伏電站發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域。

業(yè)內(nèi)人士分析，分布式電站或成霧霾頻發(fā)的主要受害者。首先，相對(duì)于西部沙漠中的大型地面電站而言，作為分布式電站的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域的京津冀和長(zhǎng)三角地區(qū)正是霧霾嚴(yán)重區(qū)域;其次，從目前分布式電站的運(yùn)行情況來(lái)看，與西部大型地面電站會(huì)定期清洗維護(hù)不同，小型的屋頂項(xiàng)目建成后普遍僅依靠雨雪等自然天氣清洗，缺乏后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)，這進(jìn)一步加劇了霧霾污染的影響。

根據(jù)北京市環(huán)保局公布的2013年全年空氣質(zhì)量狀況，2013年全年北京市空氣污染天數(shù)共計(jì)189天，占全年總天數(shù)的51.8%，重度污染天數(shù)達(dá)到58天。全國(guó)來(lái)看，2013年全國(guó)平均霧霾天氣日數(shù)較常年同期增長(zhǎng)了2.3天，為自1961年以來(lái)霧霾天數(shù)最多的一年。

越發(fā)頻繁的霧霾天氣開(kāi)始引起太陽(yáng)能電力投資者的關(guān)注，由于發(fā)電量是衡量光伏發(fā)電系統(tǒng)性能優(yōu)劣的最終指標(biāo)，霧霾對(duì)發(fā)電量的影響程度則直接關(guān)系到光伏電站投資的最終收益。

“這是一個(gè)新問(wèn)題。”國(guó)家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源中心副主任楊振斌對(duì)記者說(shuō)，霧霾天氣對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電量降低的影響是“比較明顯的”。

霧霾影響發(fā)電量之辯

對(duì)“靠天吃飯”的光伏電站發(fā)電量來(lái)說(shuō)，在光伏系統(tǒng)效率等影響發(fā)電量的諸多因素中，以輻照強(qiáng)度為代表的氣象條件有著決定性影響，同時(shí)，氣象條件也是光伏發(fā)電中唯一一個(gè)不可控的非人為因素。盡管業(yè)界關(guān)于氣象條件對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電影響的研究早已有之，但在輻照強(qiáng)度、溫度、云量、氣溶膠濃度等多種氣象條件中，學(xué)界關(guān)于霧霾對(duì)太陽(yáng)能電站影響的研究卻剛剛開(kāi)始。

最近，國(guó)家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源中心研究員趙東收到太陽(yáng)能業(yè)界關(guān)于霧霾影響的疑問(wèn)越來(lái)越多。

趙東介紹，霧霾主要通過(guò)兩種方式影響太陽(yáng)能電站的發(fā)電量：一是削弱到達(dá)太陽(yáng)能電池板的太陽(yáng)輻射，由于低空中的懸浮物會(huì)對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行吸收和反射，導(dǎo)致組件表面接收到的陽(yáng)光大幅度降低。“這是非常顯著，且沒(méi)有爭(zhēng)議的。”趙東對(duì)記者說(shuō)。

同時(shí)，如果霧霾天氣長(zhǎng)期持續(xù)，電池組件表面的顆粒物累積，在組件表面就會(huì)形成遮擋，難以清洗，造成電池組件表面污染，導(dǎo)致發(fā)電量進(jìn)一步降低。在趙東看來(lái)，這部分造成的發(fā)電量減少尚缺乏進(jìn)一步研究。

在楊振斌看來(lái)，定性分析固然重要，但對(duì)能源行業(yè)而言，更重要的是對(duì)光伏電站全年發(fā)電量整體效益的定量分析，“只有對(duì)比統(tǒng)計(jì)出全年發(fā)電量的不同，才更能說(shuō)明問(wèn)題”。而這方面的研究數(shù)據(jù)，卻正是目前中國(guó)太陽(yáng)能業(yè)界所缺乏的(中國(guó)2011年開(kāi)始大規(guī)模光伏電站建設(shè)，相關(guān)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作隨之起步，目前能獲得有3年連續(xù)歷史數(shù)據(jù)的電站案例并不多)。

據(jù)英利北京公司總經(jīng)理王剛提供的數(shù)據(jù)，英利在北京東四環(huán)的寶馬5S店分布式屋頂項(xiàng)目，2013年2月的發(fā)電量比2012年同期有明顯下降。

“以我們掌握的情況看，2013年北京地區(qū)的多個(gè)光伏電站發(fā)電量比2012年同期有明顯跌落。”王剛對(duì)記者說(shuō)，這已經(jīng)引起了公司的注意。一個(gè)可以側(cè)面印證的例子是，光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供商上海淘科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司總經(jīng)理陸劍洲稱(chēng)，其研究團(tuán)隊(duì)綜合了NASA(美國(guó)航空航天局)和國(guó)家氣象局的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2013年北京的太陽(yáng)光輻照量比2012年減少了10%，其中不排除有霧霾的影響。

國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)中國(guó)專(zhuān)家代表林陽(yáng)認(rèn)為，霧霾導(dǎo)致光伏電站發(fā)電量減少是可以肯定的，但減少幅度還需進(jìn)一步研究。由于目前業(yè)界普遍缺乏可供研究的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這為霧霾對(duì)發(fā)電量影響程度的進(jìn)一步研究增加了難度。

對(duì)該判斷持懷疑態(tài)度的人士稱(chēng)，霧霾與陰天可能同時(shí)發(fā)生，即當(dāng)天即便沒(méi)有霧霾，陰天也可能導(dǎo)致發(fā)電量下降。對(duì)此，林陽(yáng)表示，盡管陰天和霧霾兩種天氣都會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)輻照強(qiáng)度降低，但由于陰天主要受云的反射和折射影響，總輻射中還是直射光較多，而霧霾天低空中過(guò)多的懸浮顆粒會(huì)導(dǎo)致大量的直射光被散射，因此對(duì)比來(lái)看直射光較多的陰天時(shí)光伏電站出力較高。也就是說(shuō)，即便霧霾與陰天疊加，霧霾也會(huì)進(jìn)一步加劇光伏電站發(fā)電量的降低。

任凱說(shuō)，其自己經(jīng)營(yíng)的光伏系統(tǒng)公司目前已經(jīng)收到一個(gè)河北業(yè)主的要求，“要求我們?cè)O(shè)計(jì)施工時(shí)增加針對(duì)霧霾的特別措施。”任凱對(duì)記者說(shuō)，對(duì)霧霾最直接的應(yīng)對(duì)措施即是電池板的定期清洗，這無(wú)疑會(huì)增加一部分成本。

京津冀地區(qū)的霧霾是否會(huì)影響太陽(yáng)能投資者的信心和決策，目前尚不得而知，對(duì)投資者而言，無(wú)疑增加了一項(xiàng)難以控制的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，倘若未來(lái)霧霾天氣爆發(fā)的頻率繼續(xù)增大，在電站設(shè)計(jì)上，霧霾嚴(yán)重地區(qū)的太陽(yáng)能電站，則要根據(jù)直射光和散射光的變化重新設(shè)計(jì)電池板的最佳傾角。

林陽(yáng)表示，目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在制定相關(guān)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和理論模型時(shí)，也在考慮更多的氣象因素的影響，其團(tuán)隊(duì)正在努力將氣象因素納入到光伏電站功率預(yù)測(cè)的IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中。