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麻省理工专家:印度疫情导致光伏发电量增加8%

光伏系统工程  来源:麻省理工学院新闻办公室  作者:戴维·钱德勒  2020/7/23 11:12:46  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:由于Covid-19的停工和全天候定单使世界上许多旅行和商务陷入停顿,由于空气污染水平降低,全世界的人们开始注意到天空更加晴朗。现在,研究人员已经能够证明那些更晴朗的天空对太阳能光伏板的输出产生了可观的影响,从而使德里装置的输出功率增加了8%以上。

(本文翻译自麻省理工学院新闻办公室,原作者:戴维·钱德勒)

尽管这样的输出提高并不意外,但研究人员表示,这是首次证明并量化减少的空气污染对太阳能输出的影响的研究。这种影响应适用于全球范围内的太阳能装置,但通常很难在由云到面板上的灰尘等一切因素引起的太阳能电池板输出自然变化的背景下进行测量。大流行引发的异常状况,加上正常活动的突然停止,再加上来自世界上烟雾最浓重的城市之一的高质量空气污染数据,为利用空前的,未经计划的自然实验的数据提供了机会。

麻省理工学院机械工程学教授托尼奥·布纳西西(Tonio Buonassisi),研究科学家伊恩·马里乌斯·彼得斯(Ian Marius Peters)以及其他三位在新加坡和德国的论文,今天发表在《焦耳》杂志上。

该研究是该团队在德里进行了数年的先前研究的延伸。这项工作的动力来自于2013年的异常天气模式,席卷了印度尼西亚,马来西亚和新加坡的大片印度尼西亚森林大火带来的浓烟,刚刚来到该地区的彼得斯发现了“太糟糕了,您看不到街道另一边的建筑物。”

彼得斯决定研究空气污染对太阳能电池板输出的影响。该团队在太阳能电池板输出和日照方面均拥有良好的长期数据,这些数据是通过与太阳能装置相邻的监测站同时收集的。他们发现,在为期18天的雾霾天气期间,某些类型的太阳能电池板的性能下降,而其他类型的太阳能电池板则保持不变或略有提高。事实证明,这种区别有助于消除污染的影响和其他可能发挥作用的变量,例如天气条件。

彼得斯后来获悉,年复一年,每小时都在德里的美国大使馆每小时收集一次高质量的多年细颗粒空气污染(尺寸小于2.5微米)的实际测量记录。这为确定污染对太阳能电池板输出的实际影响提供了必要的基准;研究人员将使馆的空气污染数据与云量的气象数据以及传感器的太阳辐射数据进行了比较。

他们发现,由于污染,德里的太阳能装置的总输出量减少了约10%,足以使该设施的财务预测大大减少。

为了了解Covid-19停工对局势的影响,他们能够使用自己开发的数学工具以及使馆正在进行的数据收集,来了解减少差旅和工厂运营的影响。他们比较了印度在3月24日实施强制封锁前后的数据,并将此数据与过去三年的数据进行了比较。

他们发现,停机后污染水平降低了约50%。结果,他们计算出,太阳能电池板的总产量在3月下旬增加了8.3%,在4月增加了5.9%。

彼得斯说:“这些偏差在一年内或每年都比我们的典型差异大得多”,是三到四倍。“因此,我们不能仅凭波动来解释这一点。”他说,差异的大小大致是休斯顿的太阳能电池板与多伦多的太阳能电池板的预期性能之间的差异。

Buonassisi说,将产量提高8%听起来并不多,但是“这些企业的利润率很小。”他指出,如果一家太阳能公司期望从预期的100%面板产量中获得2%的利润,而突然获得108%的产量,这意味着它们的利润率已从2%增至10%,增加了五倍。

他说,研究结果提供了有关未来全球排放量减少情况可能发生的真实数据。他说:“这是第一个真正的定量评估,几乎有了一个开关,您可以打开和关闭此开关以消除空气污染,并且可以看到效果。”“无论有没有空气污染,您都有机会为这些模型建立基准。”

他说,这样做,“可以窥见一个空气污染明显减少的世界。”这也表明,增加太阳能发电的使用量,从而取代产生空气污染的化石燃料发电,这一举动使这些面板始终保持更高的效率。

他说,将太阳能电池板放在自己的房屋上,“不仅在帮助自己,不仅在口袋里放钱,而且还在帮助已经安装了太阳能电池板的所有人以及将安装太阳能电池板的其他人接下来的20年。”从某种意义上说,太阳能电池板的涨潮会抬高所有太阳能电池板。

尽管重点放在德里,但由于那里的影响是如此强大且易于检测,因此这种影响“在任何存在空气污染的地方都是真实的。如果减少它,它将对太阳能电池板产生有益的影响。”彼得斯说。

他说,即便如此,并非所有关于这种影响的主张都一定是真实的,而且细节确实很重要。例如,由于关闭,整个欧洲大部分地区也出现了更晴朗的天空,一些新闻报道描述了德国和英国太阳能发电场的超常输出水平,但研究人员说,这只是一个巧合。

彼得斯说:“德国和英国的空气污染水平通常很低,以至于大多数光伏装置不受其影响。”他说,核对数据后,导致今年春季太阳能产量高的最大原因是“极端好天气”,产生了创纪录的日照小时数。

该研究小组的成员包括位于德国埃尔兰根-纽伦堡的Helmholtz研究所的可再生能源研究所的C. Brabec和J. Hauch,Peters现在也在那里工作,以及新加坡Cleantech Solar的A. Nobre。这项工作得到了巴伐利亚州政府的支持。


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