“碳中和”已经成为了当下的核心，年夜家对非化石能源的存眷也越来越多：风能、太阳能、水能、生物资能、核能……
此中，提到“太阳能”时许多人会想起这首童谣：“一颗送给南极，一颗送给北冰洋，一颗挂在冬天，一颗挂在晚上……”如许看似天马行空的设法主意，实在表示了太阳能很容易受气候情况影响的事实。
以是，要想更好地应用太阳能，除了热力学、资料学、半导体工程学等专业常识，还离不开年夜气科学，尤其是云和蔼溶胶这两个小因素。
图片起源：pixabay
来日诰日哪里的太阳能“多”。以后预告说了算
天气可以预告，太阳能可以预告吗。
我国太阳能资本的散布在空间上较为繁杂，年夜致是从东部向西部呈增长的趋向，平原、降水多的地域偏小，高原、降水少的地域偏年夜。假如我们想尽可能地充足应用太阳能资本，就得做好太阳能预告事情，以便后续工程的睁开。
地面接管到的太阳能会随辐照度的变化而变化，是以在太阳能预告事情中至关紧张的一环便是关于太阳辐照度的预告，而太阳辐照度的预告则必要年夜气科学方面的专业常识，由于太阳辐照度的变化涉及年夜气进程，主要是云和蔼溶胶这两个因素。
小伙伴们对云变化的懂得长短常直观的，当我们在户外运动又累又热的时刻，假如正巧远处的一年夜片云遮住了太阳，我们会感觉凉爽一些。此中的启事便是云对太阳辐射有强烈的散射作用，使获得达我们身上的太阳辐射削减了。在云的多种类型中要属积云和卷云最瞬息万变，不肯定性最年夜。
积云和卷云
（图片起源：pigsels）
此外，太阳能资本较为丰硕的地域多为干旱半干旱的荒凉戈壁地域，沙尘（暴）的影响长短常频仍的，此中就涉及到气溶胶对太阳辐照度预告的影响，做好这一方面的预告事情同样也必要景象学家们的赞助。气溶胶粒子的增多会增年夜对太阳辐射的散射，跟云一样会影响太阳辐照度。
今朝，许多的研讨都是采纳纯数据驱动的模子来预告太阳能，也便是将曩昔的天气数据和已有的太阳能数据作为初始值输入到机械进修或者统计模子中获得预告成果，如许的办法是纯统计的，没有涉及年夜气物理进程。然则，太阳辐照度的预告是会受年夜气进程影响的。
是以，哈尔滨工业年夜学杨年夜智传授提倡ROPES准则， 这一准则能为太阳能预告事情顺遂且精确地睁开“保驾护航”。ROPES是可复现（Reproducibility）、可现实运行（Operational）、基于物理（Physical-based）、聚拢预告（Ensemble）和预告技能（Skill）这五个英文单词首字母的合成。
杨年夜智传授与其团队的王文婷博士生，在和中国科学院年夜气物理研讨所夏祥鳌研讨员互助专门为年夜气科学界撰写的《太阳能资本评估与太阳能预告简述》（参考文献2）中，先容了ROPES准则，并愿望将来年夜气科学与太阳能工程两个研讨范畴可以或许增强跨学科互助,分外必要配合攻克“云”和“气溶胶”两年夜难关。
太阳能应用装配灵不灵。景象说了算
有了太阳能预告，我们对是否能应用太阳能就心中有谱了。然则太阳能是看不见摸不着的，就像是一只“无形的手”， 假如我们想准确地节制这只“无形的手”就必要另外一只“有形的手”的辅助，那便是太阳能应用装配。
常见的太阳能热水器、太阳房、太阳灶、太阳能制冷空调等都是直接应用太阳辐射带来的热量，这种光热应用的方式固然在技术和初始投资方面存在上风，然则存在不机动、能量不易储存易挥霍等毛病。
将太阳能以电能的情势储存起来（光伏发电）则恰好可以补充光热应用方式的缺陷，可以说是更高效的太阳能应用情势。光伏发电装配才是我们真正所必要的那只“有形的手”，它能给我们带来更年夜社会和经济效益。
太阳能热水器和太阳灶
（图片起源：pigsels）
中国光伏电站安装量增长最快确当属西北干旱半干旱地域，这些地域太阳辐射充分，并且这些地域的土地根本为弗成应用的土地，使用本钱低。在中国的戈壁沙漠地域存在四个年夜范围的光伏电站基地：格尔木-共和、河西走廊、银川南北和新疆哈密-和田年夜型光伏电站群。
光伏发电装配（太阳能电池板）
（图片起源：pigsels）
然则，你知道吗，光伏发电装配的事情效力还会受到景象因素的影响。
1.（直接）影响装配接管到的太阳辐射
太阳辐射经由过程年夜气达到地表，在年夜气传输中存在繁杂的散射和吸收，此中就涉及到云量和蔼溶胶等因素的影响[3]，它们直接决议装配能接受到若干的太阳辐射。
云和蔼溶胶这两个因素不仅在太阳能预告中具有异常紧张的作用，在太阳能应用方面也是弗成轻忽的因素。我国云量的散布与太阳能资本的散布存在必定的类似之处：西北地域云量少，太阳能资本丰硕；四川盆地地域云量多，太阳能资本相对匮乏一些。
气溶胶的影响通常会以沙尘和雾霾的情势出现出来，然则沙尘和雾霾不仅会经由过程影响年夜气透明度削减达到光伏板上的辐射量，还会使得光伏板发生积尘，积尘的影响也是不容小觑的[5]。
沙尘暴和霾
（图片起源：pigsels）
2.（间接）影响光伏组件的发电效力
上述三个景象因素是从外部直接影响装配接管到的太阳辐射，那从内部角度动身，又有哪些景象因素会对光伏组件的事情效力发生影响呢。
分歧光伏组件都有各自合适的光谱和温度，只有在必定的光谱和温度下，组件能力充足施展它的机能。另外降雨量和降水强度、风向和风速等景象因素则会影响光伏组件外面的积尘以及太阳能电池温度。光伏组件的积尘经由过程低落组件外面玻璃的透光率，进而减弱光伏组件接管到的太阳辐射强度；过高的电池温度也会低落太阳能转换效力。
积尘形态（A：干积尘；B:湿积尘）
（图片起源：参考文献[5]）
结语
到2060年，我国将实现非化石能源花费比重到达80%以上，为了到达如许的目的，我们必要高比例、年夜范围的太阳能并网发电。不管是从太阳能预告的角度，照样太阳能应用的角度，景象因素的影响是弗成轻忽的，分外是云和蔼溶胶这两个因子的影响。
等待太阳能工程学和年夜气科学联袂“种太阳”，把干净、暖和的阳光送到千家万户。
参考文献：
[1] 潘进军,江滢,郭鹏,张永山.中国太阳能资本和情况景象因子影响阐发[J].科技导报,2014,32(20):15-21.
[2] Yang, D., W. Wang, and X. Xia, 2022: A concise overview on solar resource assessment and forecasting. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-021-1372-8.
[3] 何书耘. 景象因素对太阳能应用的影响研讨[D].湖南年夜学,2018.
[4] 梁宏. 青藏高原年夜气水汽变化和对辐射影响的模拟[D].中国景象科学研讨院,2012.
[5] 崔永琴,冯起,孙家欢,李芳,肖建华.积尘对光伏电站发电功率的影响研讨综述[J].中国戈壁,2018,38(02):270-277.
作者单元：中国科学院年夜气物理研讨所
版权阐明：未经授权严禁任何情势的媒体转载和摘编，而且严禁转载至微信以外的平台。
文章首发于科学年夜院，仅代表作者概念，不代表科学年夜院态度。转载请接洽cas@cnic.cn
转载内容仅代表作者概念
不代表中科院物理所态度
如需转载请接洽原"大众号
原题目：“本日太阳到底“能不克不及”。这个问题得这么答复”
起源：科学年夜院
编纂：乐子超人
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
