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团队博士生陈玉琳在《Journal of Hydrology》发表研究成果
2024-10-21

课题组在光伏板对陆地蒸散量影响领域取得研究进展:

图1. 论文截图

随着可再生能源需求的增加,光伏发电保持着较高的增长趋势。大量研究发现光伏发电对局地小气候和水体的蒸散量有显著影响,但缺乏关于光伏板对陆地蒸散量大尺度影响的研究。针对该问题,团队博士生陈玉琳于2024年10月在《Journal of Hydrology》上发表题为“基于能量平衡模型的光伏板陆地节水研究”的研究成果。

本研究以中国为研究区域,旨在探讨光伏板覆盖对大尺度陆地蒸散量的影响。利用MOD16数据集,验证了中国10个安装光伏板的站点2001年至2023年ET的变化。发现安装光伏板后,被光伏板覆盖的区域蒸散发量(ET)显著减少,平均ET减少量在3%到18%之间。

图2. 2001年至2023年10个试验点ET变化情况

利用Penman-Monteith方法,研究了不同光伏覆盖率下潜在ET的变化情况。结果表明:随着光伏板覆盖率的增加,地面和水面潜在蒸散量(PET)均呈现明显的减少趋势,覆盖率为10%、30%和50%时,地面光伏电池板减少PET的比例分别为6.76%、20.28%和33.80%;水面光伏电池板减少PET的比例分别为7.92%、23.74%和39.56%。

图3. 不同PV覆盖率下PET的减少量及减少百分比

实验用实际ET进一步评估了光伏板对陆地水资源节约的影响。结果表明,引入光伏板对陆地水资源节约产生了明显的增益。当光伏电池板覆盖率为10%、30%和50%时,中国每年平均可节约416.01 km³、1,082.12 km³和1,748.49 km³的水,分别相当于9.9亿、25.8亿和41.7亿人口一年的用水量。通过大规模研究,本研究发现光伏电池板的部署将显著减少陆地ET,特别是在中国南方地区。

图4. 不同覆盖率下光伏板节约陆地水的潜力。(a) 基于MODIS的中国年平均ET;(b)、(c)、(d)分别为10%、30%、50%光伏板覆盖率下的节约陆地水潜力。

光伏发电在全球可再生能源领域的占比不断提高,预计未来仍将保持较高增长速度。中国是太阳能装机容量增长的主要贡献者之一,占2023年全球装机增量的43%。我们希望本研究能为光伏板布局和水资源管理提供重要参考。

第一作者:陈玉琳博士生

通讯作者:张君副教授

其他作者:戴强教授、曾桐潇硕士生、朱少楠讲师

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jHydrol.2024.132183

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