為應(yīng)對能源危機和氣候變暖，發(fā)展可再生能源已成為世界各國的共識。光伏發(fā)電技術(shù)是目前最具應(yīng)用前景的太陽能利用方式之一。在全球，光伏發(fā)電裝機規(guī)模逐年加速擴大。光伏發(fā)電雖不會產(chǎn)生溫室氣體和其他污染物，但光伏電池把部分太陽能轉(zhuǎn)化為電能，改變了地表能量平衡。隨著光伏電場規(guī)模的不斷擴大，這種改變勢必會對局地及周邊地區(qū)的天氣和氣候產(chǎn)生影響。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院(籌)高曉清團(tuán)隊依托“863”項目支持，在青海省格爾木市戈壁下墊面首次開展光伏電站氣候環(huán)境效應(yīng)的實證研究，定量揭示了光伏電站的局地氣候環(huán)境效應(yīng)。
研究發(fā)現(xiàn)，光伏電站在夜間有保溫效應(yīng)，在白天有降溫效應(yīng)。因光伏電池板的存在，改變了戈壁下墊面特征，站內(nèi)外反照率有明顯差異。雖然光伏電站是一個能量匯，而因光伏陣列將部分輻射能轉(zhuǎn)換為電能輸出，導(dǎo)致站內(nèi)地表溫度低于站外。在冬季，站外各層土壤溫度均明顯高于站內(nèi)，光伏電站是冷源。土壤熱傳導(dǎo)率表現(xiàn)為站內(nèi)高于站外，反映出光伏電站內(nèi)土壤濕度大于站外，光伏電站對土壤有增濕效應(yīng)。站內(nèi)2m氣溫的月均值高于站外是由于光伏電池板發(fā)電過程中放熱造成的，站內(nèi)10m氣溫的月均值低于站外，說明在10m高度上光伏電站的整體氣候環(huán)境已有顯現(xiàn)。光伏陣列的存在使得站內(nèi)2m空氣相對濕度減小，10m空氣相對濕度有所增加。
該研究有利于科學(xué)評估光伏電站對局地氣候的影響，對合理開發(fā)太陽能和建設(shè)光伏電站工程具有重要指導(dǎo)意義。研究成果具有較強實用性，同時還與區(qū)域經(jīng)濟(jì)和能源戰(zhàn)略、環(huán)境保護(hù)密不可分，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
該研究項目受到國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)課題“光伏電站功率預(yù)測技術(shù)與環(huán)境關(guān)系研究”(2011aa05a302)、中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目“大型光伏電站功率預(yù)測技術(shù)開發(fā)示范及與氣候環(huán)境關(guān)系研究”共同資助。研究成果發(fā)表于《太陽能學(xué)報》。
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