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山火對光伏發電的影響

2025-01-12 09:10  瀏覽:  

科羅拉多州立大學領導的研究小組分析了野火煙霧對太陽能資源可用性的影響,即直接法向輻照度 (DNI) 和全球水平輻照度 (GHI)。基于衛星煙霧、氣溶膠和云觀測,該團隊能夠在不同時間尺度上測量美國各州、地區和國家層面的影響。

他們解釋說:“太陽能資源是通過一個地點接收到的短波 DNI 和 GHI 輻照度來評估的。聚光太陽能熱發電 (CSP) 依賴于 DNI,而光伏主要依賴于 GHI。然而,GHI 和 DNI 結合起來表示散射輻射量,這對光伏板技術的影響不同。”

研究人員利用了美國國家可再生能源實驗室國家太陽輻射數據庫 (NSRDB)中的晴空和全天空 DNI 和 GHI 數據,該數據的空間分辨率為 4 公里,時間分辨率為 30 分鐘,覆蓋美國大陸。全天空指標包括云和氣溶膠影響,而晴空值包括氣溶膠但不包括云。

科學家表示:“我們利用太陽天頂角 (SZA) 小于 75° 的時間計算每個變量的每日平均值,通過減去晴天(即無云)和全天空的值來計算云驅動的變化,通過減去受煙霧影響的日子和參考無煙日的晴天值來計算煙霧驅動的變化。”

在最精細的研究中,團隊分析了 2020 年加州野火季節的兩天情況,并將其與 2019 年同一天的類似無煙條件進行了比較。在更大的月度和年度尺度上,團隊比較了 2020 年高煙霧條件和 2019 年低煙霧條件下的區域和國家太陽能資源。在更大的范圍內,分析擴展到 2006-2021 年,以表征更長期的區域煙霧-輻照度相互作用。

“我們發現,由于當地煙霧的影響,加州基于模型的每日平均 DNI(32-42%)和 GHI(11-17%)損失顯著,”該小組解釋道。“當地煙霧也會大大降低每月平均 DNI(最大值:61%)和 GHI(最大值:25%),對 DNI 的影響會持續到火災的下風處。然而,即使在極端的野火季節,煙霧運輸對美國大陸 (CONUS) 的 GHI 的影響平均相對較小(<5%)。”

最后,學者們表示,GHI 減少的規模意味著煙霧對美國光伏資源的平均影響相對較小,他們表示,這是“令人鼓舞的”,因為當更多公用事業規模的電池存儲容量上線時,當局部煙霧在更精細的時間尺度上導致潛在的巨大輻照度變化時。

他們的研究成果發表在《自然通訊》雜志上的《極端和歷史野火煙霧條件下的太陽能資源可用性》一文中。 這項研究由來自美國 科羅拉多州立大學、斯普林菲爾德學院和 美國宇航局蘭利研究中心的科學家進行。

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