光伏人的最大梦【mèng】想之【zhī】一，就是利用太阳能清【qīng】洁能【néng】源来拯救【jiù】“雾霾的中【zhōng】国”(亦或是“雾霾【mái】中的【de】国”)。但是具有讽刺意味的【de】是【shì】，太阳能电池靠天吃饭，不见天日的雾霾，太阳能电池也无力回天……空气污染对光伏发电到底有多【duō】大的影响?说实话【huà】学【xué】界的研究少得可怜【lián】，高质量的研【yán】究就更【gèng】少了。兔子就来给大家【jiā】梳理一下【xià】，一网打尽所【suǒ】有重【chóng】要的研究(如【rú】有遗漏，勿拍)。时间碎【suì】片化【huà】的时代，这就是【shì】兔子能给大家尽的【de】最大心意了。
(兔子十年前在印度的街拍)
为什么光伏发电怕雾霾?
如有【yǒu】谬【miù】误请气象【xiàng】学家指正，兔子认为雾指的是水汽，霾指的是空气中的灰尘形成的气溶胶颗【kē】粒(aerosol)。如果搞不清气溶胶颗粒这种东西对【duì】光【guāng】伏发电影响有多大，只【zhī】需要【yào】类比它对【duì】植物生长有多大影响就好【hǎo】理解了：在空气中的浑浊【zhuó】颗粒【lì】影响【xiǎng】植物【wù】光照(光【guāng】照辐照【zhào】度直【zhí】接下【xià】降)，颗粒物沉淀【diàn】到植【zhí】物【wù】上面又影响【xiǎng】了植【zhí】物气孔对氧气和二氧化碳的交换(光【guāng】伏板【bǎn】被灰尘覆【fù】盖，光透不到电【diàn】池上)，所以植物根【gēn】本长不好(光伏发【fā】电受影响【xiǎng】)。
(您觉得这个天能发多少电?)
污染物沉积
这一【yī】部分的研【yán】究【jiū】比较早【zǎo】。原因可能【néng】在于其研【yán】究方【fāng】法相【xiàng】对简单，实验可控性也比较高。希腊【là】一【yī】个组做了比较系统的研究，比较了【le】同样覆盖条件【jiàn】下土壤、石灰【huī】、灰尘【chén】沉【chén】积对发【fā】电性能的影响，其中灰【huī】尘(也就是空气污染的主要产物)的影响是【shì】最【zuì】大【dà】的，当集灰密【mì】度达到3克每平方米时，发电量可【kě】以【yǐ】降低15%以【yǐ】上。这个结论，跟后来马来西【xī】亚一个研究【jiū】组【zǔ】更全面【miàn】的【de】研究的结论基【jī】本一致(Darwish, Renewable and Sustainable Energy Reviews,2015)。原因大致在【zài】于，灰尘的颜色深，颗粒小，透光【guāng】性【xìng】差，薄薄一层的覆盖就透不了多少光了。
(Kaldellis，Energy，2011)
2017年杜克【kè】大学的【de】工作比较精【jīng】彩(Bergin, Environmental Science and Technology, 2017)。显示【shì】定【dìng】期清洗对【duì】提【tí】升发电量很有好处。作者没好意思说，不过【guò】兔子发现文章里【lǐ】大【dà】概在2月中【zhōng】旬的那次清洗显【xiǎn】然极其失败【bài】——清洗完了没多久发电就开【kāi】始迅速往下掉【diào】了。显然是非常倒霉，刚【gāng】清洗完事【shì】儿就【jiù】来了【le】一场大雾【wù】霾……(就跟刚洗车就下雨一样)。这再次显【xiǎn】示了气象预测【cè】对运维极其重要的意义【yì】(话【huà】说兔子对此【cǐ】极有专【zhuān】业水准，如有【yǒu】这方面的技术需求请找兔【tù】子……)
(擦一擦更健康)
空气污染对辐照的影响
这一部分的研究相当【dāng】长时间【jiān】来一直是个【gè】空【kōng】白。原因大概在【zài】于【yú】需要大数【shù】据做支撑，长期【qī】的【de】数据收集，以及对气象条件和光【guāng】伏发【fā】电的【de】关系【xì】具有深刻的理解【jiě】。普林斯顿大【dà】学【xué】研究组2017年发表的工作应该【gāi】是这个【gè】领域顶级【jí】的工作了(Li，PNAS，2017)。这个研究【jiū】组【zǔ】通过分析NASA的【de】云和地球辐射【shè】能量系统(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System，CERES)结合光伏系统建模(PVLIB)得出结论：相比于非雾【wù】霾天，每一个雾【wù】霾【mái】天，辐照度可以减少1.5kWh/m2之【zhī】多，相当于减少【shǎo】了35%的直射辐照度。分析了【le】中国【guó】2003到2014年的数【shù】据【jù】，得出另一个惊人结论：华【huá】东和华北地【dì】区因为空气污染【rǎn】在12年间少发了【le】9-21%的电。
(华东华北，空气污染惨不忍赌……)
这里面有意思【sī】的是【shì】，万恶的雾霾可以提升【shēng】9-21%的散射辐照【zhào】度(Cohan，Global Biogeochemical Cycles, 2002)，算是可以【yǐ】小小挽回【huí】颜面。也因为如此【cǐ】，追光系【xì】统因为对直射【shè】光的利用【yòng】率更高，所以受【shòu】空气污染的【de】影【yǐng】响更【gèng】大。
(华东华中，云又厚，污染又大，惨……)
综合影响
再【zài】度回到精彩的杜克大【dà】学的工作。精彩在于他们的研究结【jié】合了空气中的颗粒和沉积到【dào】组【zǔ】件上的颗粒的综【zōng】合【hé】影【yǐng】响。基本【běn】上他们认为【wéi】，悬【xuán】浮【fú】在空中的污染物【wù】和沉积到组【zǔ】件上的污染【rǎn】物，对发电的影【yǐng】响是一【yī】比一。综合起来会导致9-21%的发电量下降。对于【yú】中国来【lái】说，就是10个吉瓦的量【liàng】级了!
(相对于印度和阿拉伯国家，中国是沙子少，工业污染物多)
结语
我【wǒ】们必须相【xiàng】信，清【qīng】洁能源【yuán】的大量布【bù】局以及化石【shí】能源的退出【chū】，是解【jiě】决雾霾和空气污染问题的根本途径【jìng】。所【suǒ】以我们相信，光伏的单体发电量也会因为污染源的减少而增加【jiā】。而【ér】电站业主能控【kòng】制的就很有限啦!你又不【bú】是诸葛【gě】亮可以借东风【fēng】吹散雾霾。所以最好【hǎo】的办法就是在【zài】气象信息的指【zhǐ】导下，好好做【zuò】好精细运【yùn】维，在该【gāi】清【qīng】洗【xǐ】板子的【de】时候好好清洗(反之，不该清【qīng】洗就不【bú】要清洗……)。
