光伏人【rén】的最大【dà】梦想之【zhī】一【yī】，就是利用太阳能清洁能源来拯救“雾霾的【de】中国【guó】”(亦或是“雾霾中【zhōng】的国”)。但【dàn】是具【jù】有讽刺意味的是，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大的【de】影响【xiǎng】?说实话【huà】学界的研究少得可怜【lián】，高质量【liàng】的研究就更【gèng】少【shǎo】了。兔子就来给大家【jiā】梳理一下，一网【wǎng】打【dǎ】尽所有重要的研究(如有遗漏，勿拍【pāi】)。时间碎片【piàn】化的时代，这就是兔子【zǐ】能给【gěi】大家尽【jìn】的最大心意了。
(兔子十年前在印度的街拍)
为什么光伏发电怕雾霾?
如有谬误请气象学家指正【zhèng】，兔【tù】子认为雾指的是水汽，霾指【zhǐ】的是空气中的【de】灰尘【chén】形【xíng】成的【de】气溶胶颗粒【lì】(aerosol)。如【rú】果搞不【bú】清【qīng】气【qì】溶胶颗粒这种东西对光伏发电影响有【yǒu】多大，只【zhī】需要类比它对植物生长【zhǎng】有多大影响就好【hǎo】理解【jiě】了【le】：在空气中的浑浊颗粒影响【xiǎng】植物光照(光照辐照度直接下降)，颗粒物沉淀到植物【wù】上面【miàn】又影响【xiǎng】了植物气孔对氧气和二【èr】氧化碳的【de】交换(光伏【fú】板【bǎn】被灰尘覆盖，光透不到电池【chí】上【shàng】)，所【suǒ】以植物根本长【zhǎng】不好(光伏发电受【shòu】影响)。
(您觉得这个天能发多少电?)
污染物沉积
这一部分的【de】研究比较【jiào】早。原因【yīn】可能在于【yú】其研究方【fāng】法【fǎ】相【xiàng】对简单，实【shí】验可控性【xìng】也比较高。希【xī】腊一【yī】个组做了比【bǐ】较【jiào】系统的研究，比较了同样覆【fù】盖【gài】条件下土壤、石【shí】灰、灰尘沉积对【duì】发电【diàn】性能的影响，其中【zhōng】灰尘(也就是空气污染的主要产物)的影响是最大的，当集灰密【mì】度【dù】达到3克每平方【fāng】米时，发电量可以降低【dī】15%以上。这个结论，跟后来马来西亚一个研究【jiū】组【zǔ】更全面【miàn】的研究的结论【lùn】基本一致(Darwish, Renewable and Sustainable Energy Reviews,2015)。原因大致在于，灰【huī】尘的颜色深，颗粒小，透光性差，薄薄一层【céng】的覆盖【gài】就【jiù】透【tòu】不了多少光了。
(Kaldellis，Energy，2011)
2017年杜【dù】克大学的工作【zuò】比较精彩(Bergin, Environmental Science and Technology, 2017)。显示【shì】定期清洗对提升发电量很有【yǒu】好处。作者没好【hǎo】意思说，不过兔子发现文【wén】章里大概在2月中旬【xún】的【de】那次清洗显然极【jí】其失【shī】败——清洗完【wán】了没多久发电就开【kāi】始迅速往下掉了。显然是非常倒霉，刚清洗完事儿就来了一场大雾霾……(就跟刚【gāng】洗车就下雨【yǔ】一【yī】样)。这再次显示【shì】了气象预【yù】测【cè】对运【yùn】维极其【qí】重要的意【yì】义【yì】(话【huà】说兔子对此极有专业水准【zhǔn】，如【rú】有这方面【miàn】的技【jì】术【shù】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【fèn】的研【yán】究相【xiàng】当长时间来一直【zhí】是个【gè】空白。原因大概在【zài】于需要大数【shù】据做支撑【chēng】，长期的数【shù】据收集【jí】，以及对气象【xiàng】条件和【hé】光【guāng】伏【fú】发【fā】电的关系具【jù】有深刻的理解。普【pǔ】林【lín】斯顿大学研【yán】究组【zǔ】2017年发表的工作应该是这个【gè】领【lǐng】域顶级的工作了(Li，PNAS，2017)。这个研究组通过分析NASA的云和地球辐【fú】射能量系统(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System，CERES)结合光伏系统建模(PVLIB)得出结论【lùn】：相比于非雾【wù】霾天，每一个雾霾天【tiān】，辐照度可以减少1.5kWh/m2之多，相当【dāng】于减少了35%的直【zhí】射【shè】辐照度。分析了中国2003到2014年的数据，得【dé】出另【lìng】一个惊人结论【lùn】：华东和华北地区因【yīn】为【wéi】空气【qì】污染在12年间少发了9-21%的【de】电。
(华东华北，空气污染惨不忍赌……)
这里【lǐ】面有意思的是，万恶的雾霾可【kě】以【yǐ】提【tí】升9-21%的散射辐照度(Cohan，Global Biogeochemical Cycles, 2002)，算是可【kě】以小小挽回颜面。也因为如【rú】此，追光系统因【yīn】为对直射光的利用率更高，所以受空气污【wū】染的影响更大【dà】。
(华东华中，云又厚，污染又大，惨……)
综合影响
再度【dù】回到精彩【cǎi】的杜克大学的工作。精彩在于他们的研究结合了空气【qì】中的颗【kē】粒和沉【chén】积到组件上的颗粒的综合影响【xiǎng】。基本上他们认为，悬浮【fú】在空【kōng】中的污染物【wù】和沉【chén】积【jī】到组件上的【de】污染【rǎn】物【wù】，对发电【diàn】的影响是一比一。综合起来会导致9-21%的发电量【liàng】下【xià】降。对于中【zhōng】国来说，就是【shì】10个吉瓦的量级了!
(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
我们必须相信，清【qīng】洁能源的【de】大量布局以及化石【shí】能源的【de】退出【chū】，是解【jiě】决雾霾和空气污染问题的根本途径。所以【yǐ】我们【men】相信，光伏的单【dān】体发电量也会因为污染【rǎn】源的【de】减【jiǎn】少而增加【jiā】。而电站业主能【néng】控制【zhì】的就【jiù】很有限啦【lā】!你又不是诸葛【gě】亮可以借东风【fēng】吹散雾霾。所【suǒ】以最好【hǎo】的办法【fǎ】就【jiù】是【shì】在气象【xiàng】信息的指导下，好好做【zuò】好精细运维【wéi】，在该清洗板子的【de】时候好好清洗(反之，不该清洗就【jiù】不要清洗……)。
