光伏產業的優缺點

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光伏產業的優缺點范文第1篇

關鍵詞：　太陽能；發電效率；影響因素

中圖分類號： U473.4 文獻標識碼：A

在經濟和社會的發展過程中，面臨著非常大的難題，就是能源短缺的問題。在以前的經濟發展的過程中，人們對于能源的開發和使用并沒有一個度的認識，認為能源是源源不斷的，可是在現在，人們又不得不為過度的開發能源進行彌補的工作。過去的經濟建設中還存在著環境的污染和生態破壞的問題，所以現在發展新能源成為了促進經濟發展的重點。太陽能作為一種新能源而且還是一種可再生的能源受到了人們的關注，在使用太陽能的過程中不會對環境造成太多的破壞，而且這種能源是可以循環利用的。但是在太陽能的光伏發電的過程中會出現很多的因素對發電的功率進行影響。

1　太陽能光伏發電的發電原理

太陽能的光伏發電系統是由非常多的部件組成的，這其中包括太陽能的電池、電池的充和放電的控制器，計算機的監控設備和蓄電池以及一些輔助的設備。太陽能的光伏發電的原理主要是利用陽光的照射，在陽光照射太陽能電池的表面的時候，太陽光中的光子就會被太陽能電池的硅材料吸收，這樣光子的能量就會通過硅原子使得太陽能電池內的電子發生變化。在太陽能電池與外部的電路相連接的時候，就是產生一定的輸出功率，這個過程就是一個光能轉化為電能的過程。太陽能電池連接著蓄電的電池組，這樣就可以將光能轉化為電能的能源儲存起來。進而通過電能的輸送裝置輸送到電網中，以便人們使用。

2 太陽能光伏發電的優缺點

利用太陽能進行發電具有很多其他能源開發沒有的優點，首先，太陽能是無處不在的，在世界的任何地方都是有太陽光的存在的。其次，太陽能發電想比較其他能源來說，它是沒有污染的，這樣是符合現在世界各國的可持續發展的戰略的。最后，太陽能發電的可利用時間是非常的久的。但是太陽能光伏發電還是存在著一些缺點的，太陽能發電就一定離不開太陽光，但是有些地區的時間周期是非常的短的，一天內太陽光的照射時間是非常的短的，而且太陽能光伏發電還受到氣象條件的制約，有些地區是常年陰雨的這樣就不利于太陽能發電。

3　影響太陽能光伏發電效率的因素

3.1自然條件的影響

3.1.1　太陽高度角和地理緯度的影響

太陽高度角可以直接影響太陽的輻射強度，在緯度高的地區太陽的高度角就會越小，太陽的輻射強度就會越弱；在緯度低的地區，太陽高度角就會越大，這樣太陽的輻射強度就會越強，因此在緯度低的地區，開發太陽能光伏發電更加具有可行性。

3.1.2大氣透明度和海拔高度的影響

大氣的透明度是太陽光透過大氣的一個參數，在天空晴朗的時候，大氣的透明度就非常的高，太陽光對于地面的輻射就會強一些，反之則少；海拔高度越高時，空氣就越稀薄，大氣透明度就越大。因此海拔越高，太陽輻射能量也就越大，這些地區就更加適合開發太陽能光伏發電。

3.1.3日照時數的影響

日照時數也是影響地面太陽能的一個重要因素。一般日照時間長，地面所獲得的太陽總輻射量就多。

3.2逆變器整機效率對發電效率的影響

大功率的逆變器在滿載時，效率必須在百分之九十以上。特別是在低負荷下供電時，仍須有較高的效率。逆變器效率的高低對太陽能光伏發電系統提高有效發電量和降低發電成本有重要的影響。光伏發電系統專用的逆變器在設計中應特別注意減少自身功率損耗，提高整機效率。所以為了提高輸出效率，并網逆變器應具有最大功率點跟蹤控制功能，隨時跟隨太陽能輻射能力而變化。此外還能根據日出、日落條件的不同自動進行開與關。

3.3　最大功率峰值跟蹤對發電效率的影響

輸入的直流功率取決逆變器工作在光伏陣列的電流-電壓曲線上的哪一個點上。理想狀態下，逆變器應工作在太陽能光伏陣列的最大功率峰值上。最大功率峰值在一天內是不同的，主要是由于環境的作用，如太陽光的輻射和溫度，但逆變器通過一個具有最大功率峰值跟蹤的運算器來直接與光伏陣列相連，達到能量轉移的最大化。最大功率峰值跟蹤的最大效率可以定義為在定義的一段時間內逆變器從太陽能陣列獲得的能量與理想狀態下的最大功率峰值跟蹤從太陽能陣列獲得的能量的比率。許多最大功率峰值跟蹤的運算法是建立在不同的基礎上的，其參數有增量電導、寄生電容、恒定電壓、電壓的溫度修正和模糊邏輯控制等。盡管如此，這種運算還是有些局限的地方，這將使最大功率峰值跟蹤的效率在某些特定條件下有所降低。在非常低的太陽光輻射下，功率曲線變得非常平滑，找到最大功率峰值變得非常困難。

4　提高太陽能光伏發電效率要解決的問題

目前，世界太陽能光伏發電產業還處于初級階段，為了保證太陽能光伏發電產業的健康發展，提高太陽能光伏發電效率，需要做好以下工作：首先，繼續研制太陽能電池新材料，提高電池的光電轉化效率；其次，研究太陽能光伏電池最大功率跟蹤算法，實現太陽光最大功率跟蹤；再次，研究太陽能光伏電池陣列的優化組合算法，實現太陽能光伏電池陣列的優化組合；最后，研究太陽能光伏發電的軟并網技術，減少光伏電能對電網的沖擊。

結語

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的自然能源，我國擁有非常豐富的太陽能資源，太陽能資源豐富，而且它對環境無任何污染，解決好影響太陽能光伏發電效率的問題，使太陽能得到充分的利用，太陽能會成為滿足可持續發展需求的理想能源之一。對出現的問題找到合理的解決措施就可以使得太陽能發電更好的為我國的經濟發展做出貢獻。

參考文獻

[1]黃云　.淺議幾種太陽能光伏電源最大功率的跟蹤方法[J].青年科學　，2010.

光伏產業的優缺點范文第2篇

關鍵詞：能源；太陽能光伏發電；并網發電；發展；前景

前言

隨著社會的不斷發展，人口、資源和經濟之間存在著越來越大的矛盾，這嚴重制約了世界和諧發展的步伐，所以為了更好地解決社會發展過程中能源短缺的問題，太陽能光伏技術的應用和開發為解決能源緊缺問題起到了非常重要的作用。目前在對太陽能利用上，主要還是取暖和發電這兩個方面，特別是在利用太陽能發電上，其可以完全取代水能和火能的技術，成為新型、綠色的發電技術，確保了能源的可持續利用和發展。

1 國內太陽能光伏發電的發展現狀

目前我國利用太陽能光伏發電項目已建成投產，而且國家也采取了相關的財政補助政策，這對于太陽能光伏發電的建設起到極為重要的作用，特別是2013年敦煌10MW光伏項目建設，這對于我國光電和大規模光伏電站的建設起到了極大的推動作用，而且隨著各項目的建設和投產，我國光伏發電的裝機總量將不斷增加，相信到2020年將能夠達到2000萬千瓦。

2 光伏發電的基本工作原理

光伏發電技術是充分的利用光生伏特效原理實現的，其通過太陽能電池來將太陽光轉化為電能。光伏發電技術可以獨立使用進行發電，也可以并網進行發電，其主要由太陽能電池板、控制器和逆變器等部分組成，其組成元器件都為電子元器件，因此發電設備不僅精煉，而且較為穩定，壽命較長，更易于安裝和維護。而且在任何電源場合中都可以利用光伏發電技術進行發電。在進行光伏發電時，其以太陽能電池為其最基本的元件，而且電池種類較多，目前以單晶和多晶用量最為常見，只有在一些小系統和計算器輔助電源中都會采用非晶電池。而光伏組件多是由一個或是多個太陽能電池片組成的太陽能電池板。

3 太陽能光伏發電的優缺點

太陽能光伏發電與常規的發電系統相比具有較為明顯的優點，由于其是利用太陽能來進行發電，不僅安全可靠，而且無污染，沒有噪音產生，同時太陽能資源也不會存在枯竭的危險。利用太陽能進行發電不用受到資源分布地域的限制，而且可以充分的利用建筑屋面，不需要消耗燃料，同時也不需要架設輸電線路，能源質量較高，而且易于建設，可以在較短時間內即可獲取到能源，使用者對太陽能光伏發電更易于接受。但利用太陽能光伏發電也有其自身的缺點，由于太陽能會受到四季變化及天氣等氣象條件的影響，而且由于太陽照射能源分布密度較小，所以利用太陽能進行發電時還需要占用較大的空間面積。

4 太陽能光伏發電技術

4.1 太陽光伏發電技術原理

太陽能電池是太陽能光伏企業的核心設備，光伏發電利用太陽能電池將光能直接轉換成電能。1839年Becquerel發現了光生伏打效應，為太陽能電池的產生奠定了基礎。太陽能電池芯片的PN結被光照射后，高能狀態下的電子吸收了光能，被激發成為自由電子，自由電子在晶體里移動，余下的空穴也圍繞晶體移動，自由電子在N結聚集，空穴在P結聚集，由此PN結間形成電勢差，從而可以作為電源使用。

4.2 太陽能電池

提高太陽能光伏發電技術的關鍵是提高太陽能電池的轉化率。太陽能電池主要分為硅基太陽、化合物半導體電池。

（1）硅基電池

電池和化學電池是目前商業化最成熟的太陽電池。硅基太陽電池分為晶體硅和非晶硅電池，晶體硅可分為多晶硅電池和單晶硅電池，單晶硅光伏電池雖然轉換效率高，穩定性好但是成本也比較高，多晶硅電池雖然轉換率低些，但是以其較高的性價比成為市場上最主要的光伏太陽能電池。晶硅光伏發電技術的發展的方向主要是硅薄膜光伏發電。硅薄膜太陽電池的是指將硅膜放在其他材料比如玻璃等做成的支持襯底上制成的太陽能電池，相對傳統的晶硅太陽能電池而言，生產硅薄太陽能膜電池所需的硅材料少，成本低，能耗小但是生產工藝比較復雜。

（2）化合物半導體電池

半導體硅的價格比較貴，相對而言化合物半導體的成本就比較低了，化合物半導體電池主要有CdTe電池和CIGS電池。這些化合物半導的體能隙寬度可以方便的調節，從而與太陽光譜匹配，將更多的光能轉換為電能。理論上CdTe電池的光電轉換效率可達30%，而且性能穩定，原材料價格低廉。另外，金屬鎘Cd具有毒性，會嚴重的污染環境，根據有關研究結果，生產相同多的電量，CdTe與煤、石油和晶體硅電池相比，排放的鎘等重金屬的量是最低的。

4.3 太陽能光伏發電系統

（1）獨立光伏發電系統

利用太陽能光伏技術可以進行獨立發電，其不需要與電網相連，獨立運行光伏發電系統即可進行發電，這種獨立光伏發電系統通常會在邊遠地區及野外的電源中進行應用，由于其可以將白天生產出來的部分電能通過蓄電池儲存起來，而在晚上釋放出來供人們對電能的需求，所以對于一些沒有接入到電網中的居民也是十分好的選擇。但由于獨立光伏發電系統在日常應用中穩定性還較為欠缺，往往需要建立普通電站作為輔助，這不僅導致發電成本增加，而且與綠色能源的目的也不相符合。

（2）并網光伏發電系統

并網光伏發電系統是指將光伏發電設備與電網連接在一起的發電系統。太陽能光伏發電設備與其他類型的發電站一樣能為公共電網提供有功電能和無功電能。光伏電池在陽光照射下產生的是直流電，需要經過相關設備變換成與公共電網頻率相同的交流電，之后再以電流源、電流源等方式把電能送入電網，所以并網系統不需要蓄電池，系統運行成本低于獨立光伏發電系統。另外，并網光伏發電系統的轉換率比獨立光伏發電系統高很多，所以發電系統的供電比較穩定，是太陽能光伏發電產業的比較合理發展方向。

5 太陽能光伏并網發電的應用前景

目前在太陽能光伏并網發電的應用，通常是通過建立集中式大型并網光伏電站及一些分散式小型并網光伏系統來實現光網光伏發電，但由于大型并網電站的建設不僅周期較長，而且投資較大，并不是一朝一夕可以實現的目的，而利用光伏建筑一體化發電系統，不僅投資小，而且不需要占有多大的面積，建設周期較短，所以已成為當前光伏發電的主流趨勢。近年來，我國太陽能光伏發電行業得以快速的發展，無論是太陽能電池的產量還是太陽能光伏發電裝機容量都得以不斷增加，相信在不久的將來，太陽能光伏發電將取代常規的發電系統，成為能源的主體。

參考文獻

[1]吳理博.光伏并網逆變系統綜合控制策略研究及實現[D].清華大學，2006.

光伏產業的優缺點范文第3篇

 

通過采用四級精餾，一級脫重，去除其中的高聚物和大量的金屬雜質，二級再脫重，去除金屬雜質，回流采出輕組分，側線采出產品，進入三級脫輕塔，去除其中的三氯氫硅，塔釜依靠壓差，進入四級脫重塔，塔頂得到高純四氯化硅產品。四級精餾得到的高純四氯化硅，避免外雜質的引入，易得到9N產品。

 

隨著化石能源挖掘越來越困難，以及二氧化碳排放造成全球變暖加劇，能源短缺問題日漸突出，環保問題成為焦點話題。太陽能光伏發電本身因清潔、維護少、相對較安全等優點，已經成為了全世界的新興產業。

 

目前從中國范圍來看，光伏產業帶動了多晶硅產業的發展，中國范圍內運營的十六家多晶硅企業，面對多晶硅副產物SiCl4污染環境的嚴峻形勢，目前國內對SiCl4的應用，有熱氫化、催化氫化、冷氫化、氯氫化、等離子氫化，還原制備SiHCl3，實現了多晶硅產業的閉路循環，是最理想的處理方式。除了在多晶硅生產過程中閉路循環降低硅耗比以外，國內也有工藝成熟，易于操作，對設備要求低，經濟效益高，以SiCl4為原料制備白炭黑、硅酸酯類、光纖。這些對SiCl4的純度要求比較高，尤其是熱氫化、催化氫化、等離子氫化、光纖，需要高純SiCl4的純度達到99.999 999 9%[1]。所以，副產物工業SiCl4的純化，顯得尤為重要。

 

1 SiCl4的純化

 

1.1 SiCl4純化存在的問題

 

四氯化硅，分子式：SiCl4，無色透明重液體。有窒息性氣味。相對密度1 480 kg/m3。熔點-70 ℃。沸點57.6 ℃。在潮濕空氣中水解而成硅酸和氯化氫，同時發生白煙。對眼睛及上呼吸道有強烈刺激作用，引起角膜混濁，呼吸道炎癥，甚至肺水腫。眼睛直接接觸可致角膜及眼瞼嚴重灼傷。皮膚接觸后可引起組織壞死。濺入耳朵，會引起耳膜穿孔。

 

通常對SiCl4的純化的方法有：

 

1.1.1 精餾法

 

精餾法是利用SiCl4與各種雜質氯化物揮發度的差異進行分離，去除其中的金屬雜質。對SiCl4提純應用最為廣泛的是篩板塔、填料塔、浮閥塔。但是精餾法對強極性的B、P雜質，會有一定的限制。

 

1.1.2 吸附法

 

固體吸附基本原理是基于化合物中各組分化學鍵極性不同進行除雜的。SiCl4是無電偶極矩的對稱分子，與此相反，所含雜質如AlCl3、FeCl3、PCl3，BCl3等是具有相當大的偶極矩的不對稱分子，強烈地趨向于形成加成化學鍵，很容易被吸附劑吸附。此外，在吸附劑(如硅膠、樹脂)的表面，由羥基所覆蓋，因此對于離子性化合物和容易水解的化合物容易吸附。固體吸附法可以克服精餾法對強極性雜質難以脫除的困難。在吸附操作中，制備超純吸附劑、吸附劑在線再生的安全性、以及吸附劑的更換安裝被沾污還是關鍵問題。

 

1.1.3 精餾-吸附法

 

將精餾和固體吸附法組合操作，可以發揮各自的優點，使SiCl4達到很高的純度。利用精餾方法可以將與SiCl4揮發度相差較大的雜質去除，而對以及PCl3，BCl3產生OH的含氫化合物SiHCl3分離較難，可利用吸附方法較好地去除這些極性雜質。但是還是受限于吸附劑應用過程中出現的問題。

 

1.1.4 部分水解法

 

部分水解法提純SiCl4的基本原理是利用鹵化硼、BOCl與其他含硼絡合物以及Fe、Al等一些元素的氯化物比SiCl4更容易水解、水化或被水絡合，形成不揮發的化合物而除去。此方法操作需要滿足四氯化硅濃度達到99.99%，否則將面臨氫氣富集，出現爆炸的風險。

 

1.1.5 絡合法

 

在SiCl4及SiHCl3中雜質硼是以BCl3或其他絡合物形式存在的選擇絡合劑的一般原則是：能與BCl3形成化學上和熱學上高度穩定的絡合物;極難揮發和對熱很穩定;不與SiCl4及SiHCl3發生作用。但是絡合劑分離需要額外的精餾除去，消耗能量，不利于企業降低成本。

 

1.2 存在問題

 

工業SiCl4，它具有SiCl4所有的物化性質，還具備本身特有的一些性質，容易堵塞管道，磨損機泵。其中各項高沸點雜質含量高，TiCl4(沸點：135.8 ℃)含量達到了200 000×10-9(ppbw)，AlCl3(178 ℃升華)含量達到了70 000×10-9，FeCl3(沸點：315 ℃)含量達到了8 000×10-9，PCl3(沸點：76.5 ℃)含量達到了100×10-9 [2]，另外還含有一些黏糊的高聚物，硅粉[3]。低沸雜質，BCl3(沸點：12.1 ℃)含量達到了1 000×10-9，并且目前熱氫化技術，返回的四氯化硅中含有大量的碳雜質[4]。因此要使含有1%～15%的SiHCl3工業SiCl4有效回收，成為高純SiCl4，避免管道堵塞，需要開展更多的工作。

 

以上所述的各種對SiCl4的純化均有優缺點，但是仍然不適合無黏糊高聚物，硅粉，雜質碳含量比較低的粗SiCl4的純化。很多企業卻是采用液堿中和或者是水淋洗水解，污染嚴重，勞動強度大，非常不可取。對于多晶硅生產環節中，合成單元產生的四氯化硅的分離提純，尤其是年產較高的企業，確實是企業生產高成本的投入，不利于企業長遠的發展。

 

2 工業SiCl4四級精餾

 

為了解決工業SiCl4堵塞管道，利用率低，精餾能耗高的問題，設計流程和操作參數。

 

2.1 精餾流程

 

四級精餾塔流程如圖1。

 

一級脫重塔為溢流堰式板式塔，二、三、四級塔為填料塔。

 

工業SiCl4在一級脫重塔中，經過分離，從塔釜隨SiCl4排出高聚物和硅粉顆粒殘液，塔頂采出清澈的一級產品，進入二級脫重塔。在二級脫重塔中，進行分離，從塔釜隨SiCl4排出金屬雜質、P雜質、碳雜質，塔頂采出SiHCl3，并攜帶出B雜質，通過二級脫重塔的精餾段側線采出二級產品，進入三級脫輕塔。在三級脫輕塔中，進行分離，從塔頂隨SiCl4排出SiHCl3和B雜質，塔釜依靠壓差進入四級脫重塔。在四級脫重塔中，進行分離，從塔釜隨SiCl4進一步排出金屬雜質、P雜質、碳雜質，塔頂得到高純SiCl4。

 

2.2 操作控制參數

 

根據高曉丹對釜殘液溫度的試驗數據，結合胡開達[5] 對四氯化硅雙塔精餾的模擬計算，對工業SiCl4的制定了操作控制參數(表1)。

 

根據高曉丹等對四氯化硅釜殘研究，一級塔控制釜溫103～105 ℃，且一級脫重塔塔釜排殘，采用間歇式排殘，排殘后，對排殘管道采用熱氮氣(60～80 ℃)進行吹掃[6]。一級脫重塔在板壓差下降，回流比不夠4時，采用4級脫重塔產品進行返回清洗。

 

2.3 SiCl4四級精餾結果

 

通過流程運行，組分含量通過氣相色譜儀Agilent7890A測定，其中不含有SiHCl3各項雜質含量采用Agilent7500CS進行檢測，其中各項重組分雜質，尤其是金屬雜質顯著降低。如表2。

 

3 結束語

 

采用四級精餾分離工業SiCl4可以滿足熱氫化、光纖、催化氫化、等離子氫化、光纖，需要的高純SiCl4的純度。四級精餾的流程，防止了工業SiCl4提純過程中出現的堵塞、結垢問題。

光伏產業的優缺點范文第4篇

關鍵詞：氣候變化；能源系統；能源供給側；能源需求側

中圖分類號：F206 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0169（2014）01-0041-06

氣候變化是當前國際社會普遍關注的全球化重大問題。許多觀測資料表明，地球正在經歷以全球氣候變暖和極端氣候事件頻率/強度增加為主要特征的氣候變化問題。氣候變化正成為～種緩慢發生的災害，給人類社會帶來嚴重影響，其潛在損失給世界各國提出了適應氣候變化的要求。

有關氣候變化影響的研究，主要集中在由氣候變化帶來的一般性物理影響，包括作物生長和蟲害、徑流量及水資源短缺、疾病與健康、生態系統、動物遷移等。對能源系統與氣候變化之間的關系，更多的研究關注“能源消費對GHG排放及氣候變化問題”，而對能源部門的氣候變化易損性研究并不多，且大多僅著眼于能源系統一個方面。從能源供應鏈不同層次的視角，Schaeffer等對目前能源系統的氣候變化易損性問題進行了總結和歸納；Mideksa等綜述了氣候變化對電力市場的影響；從區域的視角，Wil-banks研究了氣候變化對美國能源生產和使用的影響；Ebinger歸納了能源部門適應氣候變化影響的若干關鍵問題；Yau等則綜述了氣候變化對熱帶地區商業建筑和技術服務的影響。

本文以氣候變化對能源系統的影響為主題，對近十幾年來的最新國際文獻進行全面的綜述及展望。在闡述主流研究問題的同時，歸納比較了其中的關鍵研究方法及各自優缺點。最后根據目前研究的特點，提出了可能的發展方向。

一、氣候變化對能源需求側的影響研究

氣候變化對能源需求端影響的研究廣泛關注氣溫變化對建筑/居民部門能源需求，尤其是電力需求。這是因為，氣溫升高趨勢導致冬季更為舒適而夏季更為不適，進而使取暖需求降低，制冷需求增加，取暖制冷又大多由電力支撐。McGilligan等指出建筑部門是容易受到氣候變化尤其是全球變暖挑戰的部門。IPCC第三次評估報告將氣候變化對建筑部門的影響總結為“電力需求增加，而能源供給可靠性降低”。

許多學者針對不同國家、地區，探討了氣候變化/CO2濃度增加對能源需求/消費的影響，其中大多數研究針對取暖制冷能源需求。如Bhartendu等用回歸方法估算了在大氣中CO2濃度增加一倍情景下，美國安大略省的冬季取暖和夏季制冷帶來的能源需求變化。Baxter等采用能源終端利用模型估計了到2010年全球變暖的兩種情景下，美國加利福尼亞州的能源消費和用能峰值變動情況。Ruth等綜合氣候因素和社會經濟因素，研究了氣候變化對美國馬里蘭州能源需求的影響，并依據HadCM2提供的溫度情景進行預測，指出經濟因素的影響要大于氣候因素。Mirasgedis等利用PRECIS（Providing RegionalClimates for Impacts Studies）模型得到氣候參數情景，進一步建立了希臘氣候變化對電力需求的影響模型，并用模型預測未來氣候情景下電力需求的變化口婦（如表1所示）。

從表1中可以看出，氣候變化對能源需求影響的研究結果差異較大，主要是因為：（1）研究對象的不同；（2）研究方法的區別；（3）預測情景的選取不同。這說明，為了解氣候變化對一個國家或地區能源需求的影響，不能直接挪用其他國家或地區的研究結論，而應該采用合適的研究方法并根據預設的氣候變化情景開展特定國家或地區的研究。

二、氣候變化對能源供給側的影響研究

氣候變化對能源供給端的影響研究中，大多是圍繞可再生能源的開發利用，主要研究由氣候因子變化所造成的能源資源稟賦以及生產能力的改變。可再生能源生產受氣候條件影響比化石能源更大，因為這種“能源”與全球能量守恒及所導致的大氣流動柏關心。因此，未來全球氣候變化將對可再生能源供給產生較大影響。

Pasicko等研究了氣候變化對克羅地亞太陽能、風能和水能的影響，其氣候情景數據來自全球氣候模型ECHAM5-MPIOM和區域動態降尺度氣候模型RegCM，在IPCC未來氣候情景A2（2011-2040和2041-2070）基礎上得比結論：氣候變化對克羅地亞沿海及瀕臨區域可再生能源的影響最大，其巾第一階段風速預計增加20%，將使風力發電增產一倍，對光伏發電的影響為中性，2050年以后水電生產預計將減產10%。Pryor等綜述了氣候變化對風能的影響，并得出結論：有時氣候變遷可能會使風能產業受益，有時則對風能發展有負面影響，具體地，（1）對風力資源（風力強度和風力資源變化）的影響；（2）對風力農場運營維護及渦輪設計的影響，包括極端風速/狂風、冰凍、海面結冰/永動等因素的影響。

巴西的能源供給很大程度上依賴于可再生能源資源，2007年可再生能源占總能源生產的47%，所以巴西可再生能源的氣候變化易損性問題引起較多關注。De Lucena等分析了在一系列長期氣候預測排放情景下（IPCC的A2和H2），巴西水電生產和液態生物燃料生產的易損性，結果表明最貧窮地區的能源易損性逐漸增大，生物燃料（尤其是生物柴油）和電力生產（尤其是水電）將受到負面影響。他們還通過模擬IPCC的A2和B2情景下的風力條件，分析了全球氣候變化對巴西風力發電潛力的可能影響。其中，巴西的降尺度風力預測數據源自由Hadley中心開發的PRECIS模型。

三、現有研究方法

很大比例的研究均涉及以不同氣候情景來分析能源供需的變化。因此，下面分別就氣候情景預測方法和供需影響評估研究方法來論述現有的關鍵研究方法。

（一）氣候情景預測方法

目前IPCC氣候情景是應用最為廣泛也較為權威的溫室氣體排放及氣候變化情景。IPCC致力于開發大氣海洋一般循環模型（General Circulation Model，GCM），可以預測較高精度的5*5經緯度格點氣候模式，主要包括英國的HadCM3、美國的PCM、加拿大的CGCM2。IPCC根據不同的社會、人口、環境、技術和經濟發展軌跡，開發了四組全球范圍內的排放預測情景（如表2所示）。

由于氣候變化對能源的影響研究基本上集中于局部區域或城市尺度，非全球尺度，而IPCC提供的預測情景難以直接應用手微觀區域范圍，因此，需要得到降尺度的氣候情景。從現在文獻來看，降尺度氣候變化情景預測方法大致可以分為兩類；動態降尺度方法和統計降尺度方法。其中，動態降尺度方法主要指的是應用區域氣候模型（Regional Climate Model，RCM）來分解氣候情景，如美國的NARCCAP項目，歐洲的PRUDENCE和ENSEMBLES模型。統計降尺度方法則主要是通過運用大尺度氣候資料和局部區域氣候變量間的實證關系函數，推測區域未來氣候情景。動態降尺度在理論上優于統計降尺度，并且即使無法獲取區域地表觀測變量，也可以應用于任何區域地點，但缺點是計算量大且對計算機的要求很高。統計（實證）降尺度方法不需要諸如地標山川、粗略地圖等額外數據，但需要氣候原地數據，相對RCM來講，計算成本小。

（二）供需影響評估研究方法

從目前文獻來看，評估氣候變化對能源供需影響的研究方法大致包括三類：熱平衡模擬法、度日回歸的計量方法和能源生產仿真模型。

1.熱平衡模擬法。熱平衡模擬法以能量平衡和熱傳導為基礎，建筑物參數（窗體材料等）、住戶參數以及氣候參數為主要指標，用仿真軟件來模擬天氣變化對建筑物熱量收支及能耗的影響。如Roetzel等用建筑模擬軟件EnergyPlus，模擬了希臘雅典不同的建筑設計方案和居住人數情景下，IPCC氣候變化A2情景（2020，2050，2080）對單元辦公室舒適度和能源消費的影響。Xu等利用降尺度的GCM氣候數據預測了2040、2070、2100年加利福尼亞建筑能源消費，研究發現：制冷技術條件若保持不變，在IPCC最差的碳排放情景（A1F1）下，加利福尼亞一些地區未來100年制冷用電將增加50%；在IPCC最可能情景（A2）下，制冷電耗將增加25%。仿真軟件是EnergyPlus和DOE-2.1E，模擬方案包括16種不同的商業建筑原型。熱平衡模擬法的優點在于不需要詳盡的能源消費或能源需求的實地數據，減輕了數據收集負擔。但其缺點是軟件內部參數較多，模擬較為復雜，系統性差，仿真結果與實際建筑能效結果可能出現不一致。

2.度日回歸的計量方法。基于度日（冷度日和暖度日）指標的計量經濟學回歸方法是氣候對能源需求側的影響評價研究中最常采用的研究方法類型，這方面的研究始于1980年代后期。度日是研究氣溫與能源消費之間關系時最常用到的一種時間溫度指標，是指日平均溫度與規定的基準溫度間的實際離差。為了研究方便，度日又分為：采暖供熱度日（Heating Degree Day，HDD，簡稱熱度日）和制冷降溫度日（Cooling Degree Day，CDD，簡稱冷度日）。凡是平均溫度低于基礎溫度的均計入熱度日數，而高于基準溫度的均計入冷度日數。基準溫度由人為設定，一般取18℃作為人體最舒適溫度。將冷度日和暖度日作為回歸元引入能源供需回歸模型中，即為最常見的度日回歸的計量方法。度日計量回歸模型由于方法簡單、適用性強、結果穩健等得到廣泛應用，但其缺點在于需要收集大量的時間序列數據作為變量條件。

3.能源生產仿真模型。能源生產仿真模型主要用于氣候變化對可再生能源生產影響的研究中，一般將氣候因子變量作為原始輸入變量，進而利用降尺度方法得到對機組運行起作用的有效氣候因子，最后由產量仿真模型進行模擬。如De Lucena等胡在分析巴西水電生產和液態生物燃料生產的氣候變化易損性時運用了能源生產仿真模型。首先，由大尺度GCM模型預測得到目標年的天然降雨量，然后用統計降尺度方法ARMAl2季節調整模型預測得到局部盆地詳細的水流量信息，兩者結合預測水電機組注入水流量，最后以此作為輸入變量輸入到能源生產仿真模型來預測水電產量。

四、當前研究特點及未來發展方向

（一）供需預測研究中存在較多的不確定性問題

由于氣候變化是較長期的影響和反應過程，考慮氣候變化影響的能源供需預測研究的預測范圍大多是幾十年甚至上百年。不同的氣候情景直接影響預測結果，而未來溫室氣體排放總量、大氣溫室氣體濃度和全球氣候變化均存在較高的不確定性，這直接導致能源供需的長期預測結果同樣存在不確定性。例如，水電生產取決于水流量和全年不同時間的變化，長期趨勢預測不會捕捉到這樣詳細的信息。此外，能源生產與使用除受氣候變化的影響外，還會受眾多其他因素的影響，如經濟增長模式、土地利用、人口增長、技術水平、社會和文化差異等。因此，目前氣候變化對能源系統影響的預測研究還僅僅是方向性和趨勢性的情景分析，而非準確的預測結果，更加確定性的預測是未來研究中的重要問題。

（二）氣候變化影響研究較多，適應性研究較少

在已有文獻中，有關氣候變化對能源系統影響的研究探討較多，而專門針對能源系統適應氣候變化的研究較少。如果包括氣溫升高和極端氣候事件增多的氣候變化事實無法避免或快速減少，而通過適應措施能夠有效降低其潛在的負面成本，那么，提高能源系統的氣候變化適應性問題就顯得尤為重要和緊迫。例如，改進建筑防護標準以適應可能出現的暴雨現象，提高風機的耐狂風、耐永凍性能，開發設計智能電網以適應氣溫變化帶來的用電峰谷等重要措施均可提高能源系統的適應性。因此，為有效適應氣候變化，實現可持續發展，在脆弱性研究基礎上的適應性研究尤為重要。有關能源系統對氣候變化的適應性是未來的重要研究方向。