光伏产业的优缺点
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光伏产业的优缺点范文第1篇
关键词： 太阳能；发电效率；影响因素
中图分类号： U473.4 文献标识码：A
在经济和社会的发展过程中，面临着非常大的难题，就是能源短缺的问题。在以前的经济发展的过程中，人们对于能源的开发和使用并没有一个度的认识，认为能源是源源不断的，可是在现在，人们又不得不为过度的开发能源进行弥补的工作。过去的经济建设中还存在着环境的污染和生态破坏的问题，所以现在发展新能源成为了促进经济发展的重点。太阳能作为一种新能源而且还是一种可再生的能源受到了人们的关注，在使用太阳能的过程中不会对环境造成太多的破坏，而且这种能源是可以循环利用的。但是在太阳能的光伏发电的过程中会出现很多的因素对发电的功率进行影响。
1 太阳能光伏发电的发电原理
太阳能的光伏发电系统是由非常多的部件组成的，这其中包括太阳能的电池、电池的充和放电的控制器，计算机的监控设备和蓄电池以及一些辅助的设备。太阳能的光伏发电的原理主要是利用阳光的照射，在阳光照射太阳能电池的表面的时候，太阳光中的光子就会被太阳能电池的硅材料吸收，这样光子的能量就会通过硅原子使得太阳能电池内的电子发生变化。在太阳能电池与外部的电路相连接的时候，就是产生一定的输出功率，这个过程就是一个光能转化为电能的过程。太阳能电池连接着蓄电的电池组，这样就可以将光能转化为电能的能源储存起来。进而通过电能的输送装置输送到电网中，以便人们使用。
2 太阳能光伏发电的优缺点
利用太阳能进行发电具有很多其他能源开发没有的优点，首先，太阳能是无处不在的，在世界的任何地方都是有太阳光的存在的。其次，太阳能发电想比较其他能源来说，它是没有污染的，这样是符合现在世界各国的可持续发展的战略的。最后，太阳能发电的可利用时间是非常的久的。但是太阳能光伏发电还是存在着一些缺点的，太阳能发电就一定离不开太阳光，但是有些地区的时间周期是非常的短的，一天内太阳光的照射时间是非常的短的，而且太阳能光伏发电还受到气象条件的制约，有些地区是常年阴雨的这样就不利于太阳能发电。
3 影响太阳能光伏发电效率的因素
3.1自然条件的影响
3.1.1 太阳高度角和地理纬度的影响
太阳高度角可以直接影响太阳的辐射强度，在纬度高的地区太阳的高度角就会越小，太阳的辐射强度就会越弱；在纬度低的地区，太阳高度角就会越大，这样太阳的辐射强度就会越强，因此在纬度低的地区，开发太阳能光伏发电更加具有可行性。
3.1.2大气透明度和海拔高度的影响
大气的透明度是太阳光透过大气的一个参数，在天空晴朗的时候，大气的透明度就非常的高，太阳光对于地面的辐射就会强一些，反之则少；海拔高度越高时，空气就越稀薄，大气透明度就越大。因此海拔越高，太阳辐射能量也就越大，这些地区就更加适合开发太阳能光伏发电。
3.1.3日照时数的影响
日照时数也是影响地面太阳能的一个重要因素。一般日照时间长，地面所获得的太阳总辐射量就多。
3.2逆变器整机效率对发电效率的影响
大功率的逆变器在满载时，效率必须在百分之九十以上。特别是在低负荷下供电时，仍须有较高的效率。逆变器效率的高低对太阳能光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要的影响。光伏发电系统专用的逆变器在设计中应特别注意减少自身功率损耗，提高整机效率。所以为了提高输出效率，并网逆变器应具有最大功率点跟踪控制功能，随时跟随太阳能辐射能力而变化。此外还能根据日出、日落条件的不同自动进行开与关。
3.3 最大功率峰值跟踪对发电效率的影响
输入的直流功率取决逆变器工作在光伏阵列的电流-电压曲线上的哪一个点上。理想状态下，逆变器应工作在太阳能光伏阵列的最大功率峰值上。最大功率峰值在一天内是不同的，主要是由于环境的作用，如太阳光的辐射和温度，但逆变器通过一个具有最大功率峰值跟踪的运算器来直接与光伏阵列相连，达到能量转移的最大化。最大功率峰值跟踪的最大效率可以定义为在定义的一段时间内逆变器从太阳能阵列获得的能量与理想状态下的最大功率峰值跟踪从太阳能阵列获得的能量的比率。许多最大功率峰值跟踪的运算法是建立在不同的基础上的，其参数有增量电导、寄生电容、恒定电压、电压的温度修正和模糊逻辑控制等。尽管如此，这种运算还是有些局限的地方，这将使最大功率峰值跟踪的效率在某些特定条件下有所降低。在非常低的太阳光辐射下，功率曲线变得非常平滑，找到最大功率峰值变得非常困难。
4 提高太阳能光伏发电效率要解决的问题
目前，世界太阳能光伏发电产业还处于初级阶段，为了保证太阳能光伏发电产业的健康发展，提高太阳能光伏发电效率，需要做好以下工作：首先，继续研制太阳能电池新材料，提高电池的光电转化效率；其次，研究太阳能光伏电池最大功率跟踪算法，实现太阳光最大功率跟踪；再次，研究太阳能光伏电池阵列的优化组合算法，实现太阳能光伏电池阵列的优化组合；最后，研究太阳能光伏发电的软并网技术，减少光伏电能对电网的冲击。
结语
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的自然能源，我国拥有非常丰富的太阳能资源，太阳能资源丰富，而且它对环境无任何污染，解决好影响太阳能光伏发电效率的问题，使太阳能得到充分的利用，太阳能会成为满足可持续发展需求的理想能源之一。对出现的问题找到合理的解决措施就可以使得太阳能发电更好的为我国的经济发展做出贡献。
参考文献
[1]黄云 .浅议几种太阳能光伏电源最大功率的跟踪方法[J].青年科学 ，2010.
光伏产业的优缺点范文第2篇
关键词：能源；太阳能光伏发电；并网发电；发展；前景
前言
随着社会的不断发展，人口、资源和经济之间存在着越来越大的矛盾，这严重制约了世界和谐发展的步伐，所以为了更好地解决社会发展过程中能源短缺的问题，太阳能光伏技术的应用和开发为解决能源紧缺问题起到了非常重要的作用。目前在对太阳能利用上，主要还是取暖和发电这两个方面，特别是在利用太阳能发电上，其可以完全取代水能和火能的技术，成为新型、绿色的发电技术，确保了能源的可持续利用和发展。
1 国内太阳能光伏发电的发展现状
目前我国利用太阳能光伏发电项目已建成投产，而且国家也采取了相关的财政补助政策，这对于太阳能光伏发电的建设起到极为重要的作用，特别是2013年敦煌10MW光伏项目建设，这对于我国光电和大规模光伏电站的建设起到了极大的推动作用，而且随着各项目的建设和投产，我国光伏发电的装机总量将不断增加，相信到2020年将能够达到2000万千瓦。
2 光伏发电的基本工作原理
光伏发电技术是充分的利用光生伏特效原理实现的，其通过太阳能电池来将太阳光转化为电能。光伏发电技术可以独立使用进行发电，也可以并网进行发电，其主要由太阳能电池板、控制器和逆变器等部分组成，其组成元器件都为电子元器件，因此发电设备不仅精炼，而且较为稳定，寿命较长，更易于安装和维护。而且在任何电源场合中都可以利用光伏发电技术进行发电。在进行光伏发电时，其以太阳能电池为其最基本的元件，而且电池种类较多，目前以单晶和多晶用量最为常见，只有在一些小系统和计算器辅助电源中都会采用非晶电池。而光伏组件多是由一个或是多个太阳能电池片组成的太阳能电池板。
3 太阳能光伏发电的优缺点
太阳能光伏发电与常规的发电系统相比具有较为明显的优点，由于其是利用太阳能来进行发电，不仅安全可靠，而且无污染，没有噪音产生，同时太阳能资源也不会存在枯竭的危险。利用太阳能进行发电不用受到资源分布地域的限制，而且可以充分的利用建筑屋面，不需要消耗燃料，同时也不需要架设输电线路，能源质量较高，而且易于建设，可以在较短时间内即可获取到能源，使用者对太阳能光伏发电更易于接受。但利用太阳能光伏发电也有其自身的缺点，由于太阳能会受到四季变化及天气等气象条件的影响，而且由于太阳照射能源分布密度较小，所以利用太阳能进行发电时还需要占用较大的空间面积。
4 太阳能光伏发电技术
4.1 太阳光伏发电技术原理
太阳能电池是太阳能光伏企业的核心设备，光伏发电利用太阳能电池将光能直接转换成电能。1839年Becquerel发现了光生伏打效应，为太阳能电池的产生奠定了基础。太阳能电池芯片的PN结被光照射后，高能状态下的电子吸收了光能，被激发成为自由电子，自由电子在晶体里移动，余下的空穴也围绕晶体移动，自由电子在N结聚集，空穴在P结聚集，由此PN结间形成电势差，从而可以作为电源使用。
4.2 太阳能电池
提高太阳能光伏发电技术的关键是提高太阳能电池的转化率。太阳能电池主要分为硅基太阳、化合物半导体电池。
（1）硅基电池
电池和化学电池是目前商业化最成熟的太阳电池。硅基太阳电池分为晶体硅和非晶硅电池，晶体硅可分为多晶硅电池和单晶硅电池，单晶硅光伏电池虽然转换效率高，稳定性好但是成本也比较高，多晶硅电池虽然转换率低些，但是以其较高的性价比成为市场上最主要的光伏太阳能电池。晶硅光伏发电技术的发展的方向主要是硅薄膜光伏发电。硅薄膜太阳电池的是指将硅膜放在其他材料比如玻璃等做成的支持衬底上制成的太阳能电池，相对传统的晶硅太阳能电池而言，生产硅薄太阳能膜电池所需的硅材料少，成本低，能耗小但是生产工艺比较复杂。
（2）化合物半导体电池
半导体硅的价格比较贵，相对而言化合物半导体的成本就比较低了，化合物半导体电池主要有CdTe电池和CIGS电池。这些化合物半导的体能隙宽度可以方便的调节，从而与太阳光谱匹配，将更多的光能转换为电能。理论上CdTe电池的光电转换效率可达30%，而且性能稳定，原材料价格低廉。另外，金属镉Cd具有毒性，会严重的污染环境，根据有关研究结果，生产相同多的电量，CdTe与煤、石油和晶体硅电池相比，排放的镉等重金属的量是最低的。
4.3 太阳能光伏发电系统
（1）独立光伏发电系统
利用太阳能光伏技术可以进行独立发电，其不需要与电网相连，独立运行光伏发电系统即可进行发电，这种独立光伏发电系统通常会在边远地区及野外的电源中进行应用，由于其可以将白天生产出来的部分电能通过蓄电池储存起来，而在晚上释放出来供人们对电能的需求，所以对于一些没有接入到电网中的居民也是十分好的选择。但由于独立光伏发电系统在日常应用中稳定性还较为欠缺，往往需要建立普通电站作为辅助，这不仅导致发电成本增加，而且与绿色能源的目的也不相符合。
（2）并网光伏发电系统
并网光伏发电系统是指将光伏发电设备与电网连接在一起的发电系统。太阳能光伏发电设备与其他类型的发电站一样能为公共电网提供有功电能和无功电能。光伏电池在阳光照射下产生的是直流电，需要经过相关设备变换成与公共电网频率相同的交流电，之后再以电流源、电流源等方式把电能送入电网，所以并网系统不需要蓄电池，系统运行成本低于独立光伏发电系统。另外，并网光伏发电系统的转换率比独立光伏发电系统高很多，所以发电系统的供电比较稳定，是太阳能光伏发电产业的比较合理发展方向。
5 太阳能光伏并网发电的应用前景
目前在太阳能光伏并网发电的应用，通常是通过建立集中式大型并网光伏电站及一些分散式小型并网光伏系统来实现光网光伏发电，但由于大型并网电站的建设不仅周期较长，而且投资较大，并不是一朝一夕可以实现的目的，而利用光伏建筑一体化发电系统，不仅投资小，而且不需要占有多大的面积，建设周期较短，所以已成为当前光伏发电的主流趋势。近年来，我国太阳能光伏发电行业得以快速的发展，无论是太阳能电池的产量还是太阳能光伏发电装机容量都得以不断增加，相信在不久的将来，太阳能光伏发电将取代常规的发电系统，成为能源的主体。
参考文献
[1]吴理博.光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现[D].清华大学，2006.
光伏产业的优缺点范文第3篇
通过采用四级精馏，一级脱重，去除其中的高聚物和大量的金属杂质，二级再脱重，去除金属杂质，回流采出轻组分，侧线采出产品，进入三级脱轻塔，去除其中的三氯氢硅，塔釜依靠压差，进入四级脱重塔，塔顶得到高纯四氯化硅产品。四级精馏得到的高纯四氯化硅，避免外杂质的引入，易得到9N产品。
随着化石能源挖掘越来越困难，以及二氧化碳排放造成全球变暖加剧，能源短缺问题日渐突出，环保问题成为焦点话题。太阳能光伏发电本身因清洁、维护少、相对较安全等优点，已经成为了全世界的新兴产业。
目前从中国范围来看，光伏产业带动了多晶硅产业的发展，中国范围内运营的十六家多晶硅企业，面对多晶硅副产物SiCl4污染环境的严峻形势，目前国内对SiCl4的应用，有热氢化、催化氢化、冷氢化、氯氢化、等离子氢化，还原制备SiHCl3，实现了多晶硅产业的闭路循环，是最理想的处理方式。除了在多晶硅生产过程中闭路循环降低硅耗比以外，国内也有工艺成熟，易于操作，对设备要求低，经济效益高，以SiCl4为原料制备白炭黑、硅酸酯类、光纤。这些对SiCl4的纯度要求比较高，尤其是热氢化、催化氢化、等离子氢化、光纤，需要高纯SiCl4的纯度达到99.999 999 9%[1]。所以，副产物工业SiCl4的纯化，显得尤为重要。
1 SiCl4的纯化
1.1 SiCl4纯化存在的问题
四氯化硅，分子式：SiCl4，无色透明重液体。有窒息性气味。相对密度1 480 kg/m3。熔点-70 ℃。沸点57.6 ℃。在潮湿空气中水解而成硅酸和氯化氢，同时发生白烟。对眼睛及上呼吸道有强烈刺激作用，引起角膜混浊，呼吸道炎症，甚至肺水肿。眼睛直接接触可致角膜及眼睑严重灼伤。皮肤接触后可引起组织坏死。溅入耳朵，会引起耳膜穿孔。
通常对SiCl4的纯化的方法有：
1.1.1 精馏法
精馏法是利用SiCl4与各种杂质氯化物挥发度的差异进行分离，去除其中的金属杂质。对SiCl4提纯应用最为广泛的是筛板塔、填料塔、浮阀塔。但是精馏法对强极性的B、P杂质，会有一定的限制。
1.1.2 吸附法
固体吸附基本原理是基于化合物中各组分化学键极性不同进行除杂的。SiCl4是无电偶极矩的对称分子，与此相反，所含杂质如AlCl3、FeCl3、PCl3，BCl3等是具有相当大的偶极矩的不对称分子，强烈地趋向于形成加成化学键，很容易被吸附剂吸附。此外，在吸附剂(如硅胶、树脂)的表面，由羟基所覆盖，因此对于离子性化合物和容易水解的化合物容易吸附。固体吸附法可以克服精馏法对强极性杂质难以脱除的困难。在吸附操作中，制备超纯吸附剂、吸附剂在线再生的安全性、以及吸附剂的更换安装被沾污还是关键问题。
1.1.3 精馏-吸附法
将精馏和固体吸附法组合操作，可以发挥各自的优点，使SiCl4达到很高的纯度。利用精馏方法可以将与SiCl4挥发度相差较大的杂质去除，而对以及PCl3，BCl3产生OH的含氢化合物SiHCl3分离较难，可利用吸附方法较好地去除这些极性杂质。但是还是受限于吸附剂应用过程中出现的问题。
1.1.4 部分水解法
部分水解法提纯SiCl4的基本原理是利用卤化硼、BOCl与其他含硼络合物以及Fe、Al等一些元素的氯化物比SiCl4更容易水解、水化或被水络合，形成不挥发的化合物而除去。此方法操作需要满足四氯化硅浓度达到99.99%，否则将面临氢气富集，出现爆炸的风险。
1.1.5 络合法
在SiCl4及SiHCl3中杂质硼是以BCl3或其他络合物形式存在的选择络合剂的一般原则是：能与BCl3形成化学上和热学上高度稳定的络合物;极难挥发和对热很稳定;不与SiCl4及SiHCl3发生作用。但是络合剂分离需要额外的精馏除去，消耗能量，不利于企业降低成本。
1.2 存在问题
工业SiCl4，它具有SiCl4所有的物化性质，还具备本身特有的一些性质，容易堵塞管道，磨损机泵。其中各项高沸点杂质含量高，TiCl4(沸点：135.8 ℃)含量达到了200 000×10-9(ppbw)，AlCl3(178 ℃升华)含量达到了70 000×10-9，FeCl3(沸点：315 ℃)含量达到了8 000×10-9，PCl3(沸点：76.5 ℃)含量达到了100×10-9 [2]，另外还含有一些黏糊的高聚物，硅粉[3]。低沸杂质，BCl3(沸点：12.1 ℃)含量达到了1 000×10-9，并且目前热氢化技术，返回的四氯化硅中含有大量的碳杂质[4]。因此要使含有1%～15%的SiHCl3工业SiCl4有效回收，成为高纯SiCl4，避免管道堵塞，需要开展更多的工作。
以上所述的各种对SiCl4的纯化均有优缺点，但是仍然不适合无黏糊高聚物，硅粉，杂质碳含量比较低的粗SiCl4的纯化。很多企业却是采用液碱中和或者是水淋洗水解，污染严重，劳动强度大，非常不可取。对于多晶硅生产环节中，合成单元产生的四氯化硅的分离提纯，尤其是年产较高的企业，确实是企业生产高成本的投入，不利于企业长远的发展。
2 工业SiCl4四级精馏
为了解决工业SiCl4堵塞管道，利用率低，精馏能耗高的问题，设计流程和操作参数。
2.1 精馏流程
四级精馏塔流程如图1。
一级脱重塔为溢流堰式板式塔，二、三、四级塔为填料塔。
工业SiCl4在一级脱重塔中，经过分离，从塔釜随SiCl4排出高聚物和硅粉颗粒残液，塔顶采出清澈的一级产品，进入二级脱重塔。在二级脱重塔中，进行分离，从塔釜随SiCl4排出金属杂质、P杂质、碳杂质，塔顶采出SiHCl3，并携带出B杂质，通过二级脱重塔的精馏段侧线采出二级产品，进入三级脱轻塔。在三级脱轻塔中，进行分离，从塔顶随SiCl4排出SiHCl3和B杂质，塔釜依靠压差进入四级脱重塔。在四级脱重塔中，进行分离，从塔釜随SiCl4进一步排出金属杂质、P杂质、碳杂质，塔顶得到高纯SiCl4。
2.2 操作控制参数
根据高晓丹对釜残液温度的试验数据，结合胡开达[5] 对四氯化硅双塔精馏的模拟计算，对工业SiCl4的制定了操作控制参数(表1)。
根据高晓丹等对四氯化硅釜残研究，一级塔控制釜温103～105 ℃，且一级脱重塔塔釜排残，采用间歇式排残，排残后，对排残管道采用热氮气(60～80 ℃)进行吹扫[6]。一级脱重塔在板压差下降，回流比不够4时，采用4级脱重塔产品进行返回清洗。
2.3 SiCl4四级精馏结果
通过流程运行，组分含量通过气相色谱仪Agilent7890A测定，其中不含有SiHCl3各项杂质含量采用Agilent7500CS进行检测，其中各项重组分杂质，尤其是金属杂质显著降低。如表2。
3 结束语
采用四级精馏分离工业SiCl4可以满足热氢化、光纤、催化氢化、等离子氢化、光纤，需要的高纯SiCl4的纯度。四级精馏的流程，防止了工业SiCl4提纯过程中出现的堵塞、结垢问题。
光伏产业的优缺点范文第4篇
关键词：气候变化；能源系统；能源供给侧；能源需求侧
中图分类号：F206 文献标识码：A 文章编号：1671-0169（2014）01-0041-06
气候变化是当前国际社会普遍关注的全球化重大问题。许多观测资料表明，地球正在经历以全球气候变暖和极端气候事件频率/强度增加为主要特征的气候变化问题。气候变化正成为～种缓慢发生的灾害，给人类社会带来严重影响，其潜在损失给世界各国提出了适应气候变化的要求。
有关气候变化影响的研究，主要集中在由气候变化带来的一般性物理影响，包括作物生长和虫害、径流量及水资源短缺、疾病与健康、生态系统、动物迁移等。对能源系统与气候变化之间的关系，更多的研究关注“能源消费对GHG排放及气候变化问题”，而对能源部门的气候变化易损性研究并不多，且大多仅着眼于能源系统一个方面。从能源供应链不同层次的视角，Schaeffer等对目前能源系统的气候变化易损性问题进行了总结和归纳；Mideksa等综述了气候变化对电力市场的影响；从区域的视角，Wil-banks研究了气候变化对美国能源生产和使用的影响；Ebinger归纳了能源部门适应气候变化影响的若干关键问题；Yau等则综述了气候变化对热带地区商业建筑和技术服务的影响。
本文以气候变化对能源系统的影响为主题，对近十几年来的最新国际文献进行全面的综述及展望。在阐述主流研究问题的同时，归纳比较了其中的关键研究方法及各自优缺点。最后根据目前研究的特点，提出了可能的发展方向。
一、气候变化对能源需求侧的影响研究
气候变化对能源需求端影响的研究广泛关注气温变化对建筑/居民部门能源需求，尤其是电力需求。这是因为，气温升高趋势导致冬季更为舒适而夏季更为不适，进而使取暖需求降低，制冷需求增加，取暖制冷又大多由电力支撑。McGilligan等指出建筑部门是容易受到气候变化尤其是全球变暖挑战的部门。IPCC第三次评估报告将气候变化对建筑部门的影响总结为“电力需求增加，而能源供给可靠性降低”。
许多学者针对不同国家、地区，探讨了气候变化/CO2浓度增加对能源需求/消费的影响，其中大多数研究针对取暖制冷能源需求。如Bhartendu等用回归方法估算了在大气中CO2浓度增加一倍情景下，美国安大略省的冬季取暖和夏季制冷带来的能源需求变化。Baxter等采用能源终端利用模型估计了到2010年全球变暖的两种情景下，美国加利福尼亚州的能源消费和用能峰值变动情况。Ruth等综合气候因素和社会经济因素，研究了气候变化对美国马里兰州能源需求的影响，并依据HadCM2提供的温度情景进行预测，指出经济因素的影响要大于气候因素。Mirasgedis等利用PRECIS（Providing RegionalClimates for Impacts Studies）模型得到气候参数情景，进一步建立了希腊气候变化对电力需求的影响模型，并用模型预测未来气候情景下电力需求的变化口妇（如表1所示）。
从表1中可以看出，气候变化对能源需求影响的研究结果差异较大，主要是因为：（1）研究对象的不同；（2）研究方法的区别；（3）预测情景的选取不同。这说明，为了解气候变化对一个国家或地区能源需求的影响，不能直接挪用其他国家或地区的研究结论，而应该采用合适的研究方法并根据预设的气候变化情景开展特定国家或地区的研究。
二、气候变化对能源供给侧的影响研究
气候变化对能源供给端的影响研究中，大多是围绕可再生能源的开发利用，主要研究由气候因子变化所造成的能源资源禀赋以及生产能力的改变。可再生能源生产受气候条件影响比化石能源更大，因为这种“能源”与全球能量守恒及所导致的大气流动柏关心。因此，未来全球气候变化将对可再生能源供给产生较大影响。
Pasicko等研究了气候变化对克罗地亚太阳能、风能和水能的影响，其气候情景数据来自全球气候模型ECHAM5-MPIOM和区域动态降尺度气候模型RegCM，在IPCC未来气候情景A2（2011-2040和2041-2070）基础上得比结论：气候变化对克罗地亚沿海及濒临区域可再生能源的影响最大，其巾第一阶段风速预计增加20%，将使风力发电增产一倍，对光伏发电的影响为中性，2050年以后水电生产预计将减产10%。Pryor等综述了气候变化对风能的影响，并得出结论：有时气候变迁可能会使风能产业受益，有时则对风能发展有负面影响，具体地，（1）对风力资源（风力强度和风力资源变化）的影响；（2）对风力农场运营维护及涡轮设计的影响，包括极端风速/狂风、冰冻、海面结冰/永动等因素的影响。
巴西的能源供给很大程度上依赖于可再生能源资源，2007年可再生能源占总能源生产的47%，所以巴西可再生能源的气候变化易损性问题引起较多关注。De Lucena等分析了在一系列长期气候预测排放情景下（IPCC的A2和H2），巴西水电生产和液态生物燃料生产的易损性，结果表明最贫穷地区的能源易损性逐渐增大，生物燃料（尤其是生物柴油）和电力生产（尤其是水电）将受到负面影响。他们还通过模拟IPCC的A2和B2情景下的风力条件，分析了全球气候变化对巴西风力发电潜力的可能影响。其中，巴西的降尺度风力预测数据源自由Hadley中心开发的PRECIS模型。
三、现有研究方法
很大比例的研究均涉及以不同气候情景来分析能源供需的变化。因此，下面分别就气候情景预测方法和供需影响评估研究方法来论述现有的关键研究方法。
（一）气候情景预测方法
目前IPCC气候情景是应用最为广泛也较为权威的温室气体排放及气候变化情景。IPCC致力于开发大气海洋一般循环模型（General Circulation Model，GCM），可以预测较高精度的5*5经纬度格点气候模式，主要包括英国的HadCM3、美国的PCM、加拿大的CGCM2。IPCC根据不同的社会、人口、环境、技术和经济发展轨迹，开发了四组全球范围内的排放预测情景（如表2所示）。
由于气候变化对能源的影响研究基本上集中于局部区域或城市尺度，非全球尺度，而IPCC提供的预测情景难以直接应用手微观区域范围，因此，需要得到降尺度的气候情景。从现在文献来看，降尺度气候变化情景预测方法大致可以分为两类；动态降尺度方法和统计降尺度方法。其中，动态降尺度方法主要指的是应用区域气候模型（Regional Climate Model，RCM）来分解气候情景，如美国的NARCCAP项目，欧洲的PRUDENCE和ENSEMBLES模型。统计降尺度方法则主要是通过运用大尺度气候资料和局部区域气候变量间的实证关系函数，推测区域未来气候情景。动态降尺度在理论上优于统计降尺度，并且即使无法获取区域地表观测变量，也可以应用于任何区域地点，但缺点是计算量大且对计算机的要求很高。统计（实证）降尺度方法不需要诸如地标山川、粗略地图等额外数据，但需要气候原地数据，相对RCM来讲，计算成本小。
（二）供需影响评估研究方法
从目前文献来看，评估气候变化对能源供需影响的研究方法大致包括三类：热平衡模拟法、度日回归的计量方法和能源生产仿真模型。
1.热平衡模拟法。热平衡模拟法以能量平衡和热传导为基础，建筑物参数（窗体材料等）、住户参数以及气候参数为主要指标，用仿真软件来模拟天气变化对建筑物热量收支及能耗的影响。如Roetzel等用建筑模拟软件EnergyPlus，模拟了希腊雅典不同的建筑设计方案和居住人数情景下，IPCC气候变化A2情景（2020，2050，2080）对单元办公室舒适度和能源消费的影响。Xu等利用降尺度的GCM气候数据预测了2040、2070、2100年加利福尼亚建筑能源消费，研究发现：制冷技术条件若保持不变，在IPCC最差的碳排放情景（A1F1）下，加利福尼亚一些地区未来100年制冷用电将增加50%；在IPCC最可能情景（A2）下，制冷电耗将增加25%。仿真软件是EnergyPlus和DOE-2.1E，模拟方案包括16种不同的商业建筑原型。热平衡模拟法的优点在于不需要详尽的能源消费或能源需求的实地数据，减轻了数据收集负担。但其缺点是软件内部参数较多，模拟较为复杂，系统性差，仿真结果与实际建筑能效结果可能出现不一致。
2.度日回归的计量方法。基于度日（冷度日和暖度日）指标的计量经济学回归方法是气候对能源需求侧的影响评价研究中最常采用的研究方法类型，这方面的研究始于1980年代后期。度日是研究气温与能源消费之间关系时最常用到的一种时间温度指标，是指日平均温度与规定的基准温度间的实际离差。为了研究方便，度日又分为：采暖供热度日（Heating Degree Day，HDD，简称热度日）和制冷降温度日（Cooling Degree Day，CDD，简称冷度日）。凡是平均温度低于基础温度的均计入热度日数，而高于基准温度的均计入冷度日数。基准温度由人为设定，一般取18℃作为人体最舒适温度。将冷度日和暖度日作为回归元引入能源供需回归模型中，即为最常见的度日回归的计量方法。度日计量回归模型由于方法简单、适用性强、结果稳健等得到广泛应用，但其缺点在于需要收集大量的时间序列数据作为变量条件。
3.能源生产仿真模型。能源生产仿真模型主要用于气候变化对可再生能源生产影响的研究中，一般将气候因子变量作为原始输入变量，进而利用降尺度方法得到对机组运行起作用的有效气候因子，最后由产量仿真模型进行模拟。如De Lucena等胡在分析巴西水电生产和液态生物燃料生产的气候变化易损性时运用了能源生产仿真模型。首先，由大尺度GCM模型预测得到目标年的天然降雨量，然后用统计降尺度方法ARMAl2季节调整模型预测得到局部盆地详细的水流量信息，两者结合预测水电机组注入水流量，最后以此作为输入变量输入到能源生产仿真模型来预测水电产量。
四、当前研究特点及未来发展方向
（一）供需预测研究中存在较多的不确定性问题
由于气候变化是较长期的影响和反应过程，考虑气候变化影响的能源供需预测研究的预测范围大多是几十年甚至上百年。不同的气候情景直接影响预测结果，而未来温室气体排放总量、大气温室气体浓度和全球气候变化均存在较高的不确定性，这直接导致能源供需的长期预测结果同样存在不确定性。例如，水电生产取决于水流量和全年不同时间的变化，长期趋势预测不会捕捉到这样详细的信息。此外，能源生产与使用除受气候变化的影响外，还会受众多其他因素的影响，如经济增长模式、土地利用、人口增长、技术水平、社会和文化差异等。因此，目前气候变化对能源系统影响的预测研究还仅仅是方向性和趋势性的情景分析，而非准确的预测结果，更加确定性的预测是未来研究中的重要问题。
（二）气候变化影响研究较多，适应性研究较少
在已有文献中，有关气候变化对能源系统影响的研究探讨较多，而专门针对能源系统适应气候变化的研究较少。如果包括气温升高和极端气候事件增多的气候变化事实无法避免或快速减少，而通过适应措施能够有效降低其潜在的负面成本，那么，提高能源系统的气候变化适应性问题就显得尤为重要和紧迫。例如，改进建筑防护标准以适应可能出现的暴雨现象，提高风机的耐狂风、耐永冻性能，开发设计智能电网以适应气温变化带来的用电峰谷等重要措施均可提高能源系统的适应性。因此，为有效适应气候变化，实现可持续发展，在脆弱性研究基础上的适应性研究尤为重要。有关能源系统对气候变化的适应性是未来的重要研究方向。
