雾霾频发 太阳能设备性能大打折扣
来源：本网综合 | 0评论 | 4282查看 | 2014-02-21 14:29:00
CSPPLAZA光热发电网讯：2月21日，北京市空气重污染应急指挥部12时发布消息，鉴于北京未来污染物扩散条件没有明显改善，污染重，所以将空气重污染预警由黄色升级为橙色，两个级别的预警启动间隔只有24小时。这也是北京首次启动该级别的重污染预警。
持续雾霾下，采用太阳能技术来节能减排也面临效率低下的问题，无论是光热技术和光伏技术，在雾霾之下，全都“英雄无用武之地”。下面是《文汇报》发表的一篇对上海地区雾霾天气情况下的太阳能利用情况的报道。相比北京，上海的情况算是不错了。
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家住杨浦区控江二村的李老伯总觉得，这个冬天他家的太阳能电热水器不太给力：同样是晴天，以往能烧到50-60℃，现在不少时候只能烧到30-40℃，遇上一家人洗澡“撞车”，热水就断供了。
遇到类似问题的不止李老伯一家。上海交通大学机械与动力工程学院教授代彦军透露，和上一个冬天相比，该校绿色能源楼太阳能小屋的发电量减少了约三成。是什么让太阳能设备患上了“肌无力”？对比了近两个冬天的光照数据后，代彦军认为，很可能是去年12月以来频频出没的雾霾遮住了部分阳光。
雾霾“吞噬”发电量
光热和光电转化，是目前太阳能的两大主要应用领域。李老伯家的洗澡水和上海交大绿色能源楼的日常用电，其能量来源都是阳光。太阳光主要包括可见光、红外线和紫外线，其中可见光占到50%以上，红外线占了约40%。太阳能利用有“天敌”，遇到多云或下雨天，设备大都“情绪不佳”或干脆“罢工”。代彦军说，那是因为可见光和红外线被厚厚的云层挡住了。
如今，太阳能利用又多了一道“坎”。位于上海交大闵行校区的太阳能小屋装有一台6.8千瓦的光伏发电系统。查阅近两个多月的发电记录，代彦军发现，空气质量与发电量之间存在着密切联系。比如，去年12月7日，上海的最高气温为15℃，PM2.5的日均浓度为156微克/立方米，发电15度；1月13日的最高气温为16℃，PM2.5的日均浓度为40微克/立方米，发电26.6度。而那两天都是晴到多云的天气，最高气温也不相上下，太阳辐射量按理差不多，最大的可能是雾霾让太阳能小屋“损失”了43.6%的发电量。
同样是雾霾天，PM2.5的浓度也影响着发电量。根据太阳能小屋的发电记录，去年12月24日的最高气温为9℃，PM2.5的日均浓度为134微克/立方米，发电21度，虽然气温较12月7日低了6℃，却多发了6度电。代彦军解释说，可见光波长短，穿不透大气颗粒物组成的屏障，可见光少了，发电量自然也就少了。
汽车尾气更“消光”
雾霾如何影响可见光？复旦大学环境学院教授庄国顺给出了一个专业名词：消光。雾霾中可导致能见度降低的物质主要有4类：有机气溶胶、硫酸盐、硝酸盐和黑炭。其中，占雾霾颗粒总量20%-30%的有机气溶胶对消光的贡献最大，达47%；硫酸盐对消光的影响为24%；而硝酸盐则为14%；仅占颗粒物总量3%-5%的黑炭也不容小觑，达12%。
值得注意的是，“消光大户”有机气溶胶有相当部分来自汽车尾气中的有机烃。近年来，国内机动车保有量飙升，“交通对‘消光’的贡献甚至可能超过工业。”庄国顺说。
在消光率的计算上，颗粒物种类、浓度、大小等因素都要考虑在内。“尽管PM2.5的个头比PM10小，但在消光能力上却远超后者。”庄国顺说，“因为相同质量的PM2.5在数量上要比PM10多得多，其相应的总表面积也大得多。”当光遇到这些悬浮在空气中的小颗粒时，原本规整的光线会变得杂乱无章，空气中的细颗粒物越多，能见度也就越低。
治霾提高发电效率
十面“霾”伏之下，太阳能的境遇有些喜忧参半：一方面，治理雾霾需要更多以太阳能为代表的可再生能源替代传统能源；另一方面，雾霾的常态化又让太阳能的利用效率大打折扣。
中科院上海微系统与信息技术研究所新能源技术中心主任刘正新研究员说，目前，商业化单晶硅太阳能电池的发电效率已进入瓶颈期，约为17%-18%，再想提高，难度非常大。此前，科学家们用了3年时间，才将单晶硅光伏电池的发电效率从16%提高到了17%，如今，一场雾霾就足以抵消好几年的努力。
眼下，科学家们仍在想尽办法突破极限，国家863、973等计划也为此投入了数亿元研究经费，以开发各种新型太阳能电池。比如国际上“红得发紫”的钙钛矿型太阳能电池，乐观估计，其发电效率有望在年内从现在的15%提升至20%。有专家认为，相较电池技术本身的进步，也许治理雾霾对于当下显得更为急迫和有效。
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